信號產(chǎn)生分解與合成

1、2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 1實(shí)驗(yàn)四2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 22022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 32022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 42022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 5)21ln(221RRCRTTT2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 6穩(wěn)壓管穩(wěn)壓管由兩個穩(wěn)壓二極管背靠背組成，可以鉗制電壓由兩個穩(wěn)壓二極管背靠背組成，可以鉗制電壓5.1V與與6.2V兩種兩種2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 7方向辨別：黑色為導(dǎo)通方向方向辨別：黑色為導(dǎo)通方向標(biāo)注：標(biāo)注：5V1或或6V22022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心

2、8實(shí)際導(dǎo)通電壓大于實(shí)際導(dǎo)通電壓大于5V（導(dǎo)通壓降的原因）（導(dǎo)通壓降的原因）后級計(jì)算按照實(shí)際的電壓大小來后級計(jì)算按照實(shí)際的電壓大小來2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 9u搭接電路搭接電路u調(diào)節(jié)電位器，使頻率為調(diào)節(jié)電位器，使頻率為2KHz2KHzu記錄輸出波形峰峰值、頻率記錄輸出波形峰峰值、頻率u記錄波形記錄波形2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 112022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 12濾波器：濾波器：是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或是一種能使有用頻率信號通過而同時抑制或 衰減無用頻率信號的電子裝置。衰減無用頻率信號的電子裝置。有源濾波器：有源濾波器：由有源器件

3、構(gòu)成的濾波器。由有源器件構(gòu)成的濾波器。簡單地講就是需能（電）源的器件叫有源器件，無需能簡單地講就是需能（電）源的器件叫有源器件，無需能（電）源的器件就是無源器件。有源器件一般用來信號放（電）源的器件就是無源器件。有源器件一般用來信號放大、變換等，無源器件用來進(jìn)行信號傳輸，或者通過方向大、變換等，無源器件用來進(jìn)行信號傳輸，或者通過方向性進(jìn)行性進(jìn)行“信號放大信號放大”。容、阻、感都是無源器件，容、阻、感都是無源器件，ICIC、模塊等都是有源器件。、模塊等都是有源器件。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 131.1.分類分類有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。有源濾波器實(shí)際上是一

4、種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。它是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上增加一些它是在運(yùn)算放大器的基礎(chǔ)上增加一些R R、C C 等無源元件等無源元件而構(gòu)成的。而構(gòu)成的。通常有源濾波器分為：通常有源濾波器分為： 低通濾波器（低通濾波器（LPFLPF） 高通濾波器（高通濾波器（HPFHPF） 帶通濾波器（帶通濾波器（BPFBPF） 帶阻濾波器（帶阻濾波器（BEFBEF）2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 14它們的幅度頻率特性曲線如圖所示：它們的幅度頻率特性曲線如圖所示：2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 152022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 162.2.有源低通濾波器有源低通濾波器（1）主

5、要技術(shù)指標(biāo)）主要技術(shù)指標(biāo)通帶增益通帶增益Avp 通帶增益是指濾波通帶增益是指濾波器在通頻帶內(nèi)的電壓放器在通頻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)，如圖所示。性大倍數(shù)，如圖所示。性能良好的能良好的LPF通帶內(nèi)的通帶內(nèi)的幅頻特性曲線是平坦的，幅頻特性曲線是平坦的，阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)阻帶內(nèi)的電壓放大倍數(shù)基本為零?；緸榱?。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 17通帶截止頻率通帶截止頻率fp 其定義與放大電路的上其定義與放大電路的上限截止頻率相同。見圖自明。限截止頻率相同。見圖自明。通帶與阻帶之間稱為過渡帶，通帶與阻帶之間稱為過渡帶，過渡帶越窄，說明濾波器的過渡帶越窄，說明濾波器的選擇性越好。選擇性越好。 2

6、022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 18（2 2）一階低通）一階低通一階低通濾波器的電路如左圖所示，其幅頻特性見右一階低通濾波器的電路如左圖所示，其幅頻特性見右圖，圖中虛線為理想的情況，實(shí)線為實(shí)際的情況。特圖，圖中虛線為理想的情況，實(shí)線為實(shí)際的情況。特點(diǎn)是電路簡單，阻帶衰減太慢，選擇性較差。點(diǎn)是電路簡單，阻帶衰減太慢，選擇性較差。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 1912p1RRAv )(10pIOsAsVsVsAvRC102022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 20（3 3）二階低通）二階低通 為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率下降，以改為了使輸出電壓在高頻段以更快的速率

7、下降，以改善濾波效果，再加一節(jié)善濾波效果，再加一節(jié)RCRC低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源低通濾波環(huán)節(jié)，稱為二階有源濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。二階濾波電路。它比一階低通濾波器的濾波效果更好。二階LPFLPF的電路圖如圖所示，幅頻特性曲線如圖所示。的電路圖如圖所示，幅頻特性曲線如圖所示。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 21通帶增益通帶增益 當(dāng)當(dāng) f = 0, 或頻率很低時，各電容器可視為開路，通或頻率很低時，各電容器可視為開路，通帶內(nèi)的增益為帶內(nèi)的增益為RRAvfp1 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 2pIO31sCRsCRAsVsVsAvv2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心

8、22通帶截止頻率通帶截止頻率RCf/1200RCfff237. 037. 0275300p 與理想的二階波特圖相比，在超過與理想的二階波特圖相比，在超過 以后，以后，幅頻特性以幅頻特性以- -40 dB/dec的速率下降，比一階的下的速率下降，比一階的下降快。但在通帶截止頻率降快。但在通帶截止頻率 之間幅頻特性之間幅頻特性下降的還不夠快。下降的還不夠快。0f0pff 2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 23 2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 24二階壓控型低通有源濾波器如圖所示。其中的一個電容二階壓控型低通有源濾波器如圖所示。其中的一個電容器器C1原來是接地的，現(xiàn)在改接到輸出

9、端。顯然原來是接地的，現(xiàn)在改接到輸出端。顯然C1的改接的改接不影響通帶增益。不影響通帶增益。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 25傳遞函數(shù)傳遞函數(shù) 2ppio)3(1sCRsCRAAsVsVsAvvv上式表明，該濾波器的通上式表明，該濾波器的通帶增益應(yīng)小于帶增益應(yīng)小于3，才能保障，才能保障電路穩(wěn)定工作。電路穩(wěn)定工作。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 262022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 275.有源高通濾波器 (1)(1)通帶增益通帶增益1fp+1=RRAv0=0f2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 28(2)(2)傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2pp2)()3(1)(

10、=)(sCRsCRAAsCRsAvvv (3)(3)頻率響應(yīng)頻率響應(yīng) 令令 則可得出頻響表達(dá)式則可得出頻響表達(dá)式,3121p0vAQCRf，)(1j)(1020pffQffAAvv2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 29結(jié)論：當(dāng)結(jié)論：當(dāng) 時，時，幅頻特性曲線的斜率幅頻特性曲線的斜率 為為+40 dB/dec； 當(dāng)當(dāng) 3時，電時，電路自激。路自激。0ff pvA2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 30 二階壓控型二階壓控型BPF二階壓控型二階壓控型BEF2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 31(1)(1)選擇濾波器類型選擇濾波器類型(2)(2)根據(jù)阻帶衰減速率要求，確定濾

11、波器的階數(shù)根據(jù)阻帶衰減速率要求，確定濾波器的階數(shù)n n；(3)(3)選擇具體的電路形式；選擇具體的電路形式；(4)(4)解方程組求出電路中元件的具體數(shù)值；解方程組求出電路中元件的具體數(shù)值；(5)(5)安裝電路并進(jìn)行測試，使電路的性能滿足指標(biāo)要安裝電路并進(jìn)行測試，使電路的性能滿足指標(biāo)要 求。求。2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 33u濾波器必須單獨(dú)調(diào)試濾波器必須單獨(dú)調(diào)試u搭接濾波器電路搭接濾波器電路u電源電壓選擇電源電壓選擇+-12V+-12Vu輸入有效值為輸入有效值為1V1V的信號，根據(jù)需要設(shè)置頻率的信號，根據(jù)需要設(shè)置頻率u用雙蹤示波器觀察輸入輸出波形，看是否失真用雙蹤示波器觀察輸入

12、輸出波形，看是否失真u用交流毫伏表測量輸入、輸出信號有效值用交流毫伏表測量輸入、輸出信號有效值2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 342022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 35u輸入有效值輸入有效值1V1V正弦信號，測量數(shù)據(jù)（低通正弦信號，測量數(shù)據(jù)（低通2K2K）u觀察濾波器截止頻率是否符合要求觀察濾波器截止頻率是否符合要求u計(jì)算下降速率，觀察是否符合要求計(jì)算下降速率，觀察是否符合要求u調(diào)整電路參數(shù)知道符合要求調(diào)整電路參數(shù)知道符合要求u繪制每個濾波器的幅頻特性曲線繪制每個濾波器的幅頻特性曲線頻率頻率100Hz500Hz1KHz2KHz3KHz5KHz10KHz輸出信號有效值輸出信號有效值放大倍數(shù)放大倍數(shù)2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 36u波形相位的移動波形相位的移動u如果直接相加則無法復(fù)原原始波形如果直接相加則無法復(fù)原原始波形2022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 372022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 38u可以移動波形的相位可以移動波形的相位不帶衰減的濾波器不帶衰減的濾波器3311outinUj CRUj CR3311outinUj CRUj CR002022-5-18東南大學(xué)電工電子實(shí)驗(yàn)中心 39u首先測量出兩個信號之間的相位差首先測量出兩個信號之間的相