第7章信号的运算和处理第7信号的运算和处理第7章信号的运算和处理第7章信号的运算和处理.ppt

讨论 * 1) 标出集成运放的“＋”和“－”； 2) 求解uO= f (uI) = ? 已知R1＝R2，求解uO= f (uI) = ? 二极管什么时候导通？什么时候截止？ + _ + _ 在集成运放应用电路中开关管的工作状态往往决定于输入信号或输出信号的极性！ * 7.3 有源滤波电路 一、概述 二、低通滤波器 三、高通、带通、带阻滤波器 四、状态变量型滤波器 一、概述 * 1. 滤波电路的功能 使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。 2. 滤波电路的种类 低通滤波器（LPF） 通带放大倍数 通带截止频率 下降速率 理想幅频特性 无过渡带 用幅频特性描述滤波特性，要研究 、 ( fP、下降速率)。 * 理想滤波器的幅频特性 高通滤波器（HPF） 带通滤波器（BPF） 带阻滤波器（BEF）） 全通滤波器（APF）） 阻容耦合 通信电路 抗已知频率的干扰 f-φ转换 3. 无源滤波电路和有源滤波电路 * 空载时 带负载时 负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。 有源滤波电路 * 无源滤波电路的滤波参数随负载变化；有源滤波电路的滤波参数不随负载变化，可放大。 无源滤波电路可用于高电压大电流，如直流电源中的滤波电路；有源滤波电路是信号处理电路，其输出电压和电流的大小受有源元件自身参数和供电电源的限制。 用电压跟随器隔离滤波电路与负载电阻 4. 教学基本要求：电路的识别，幅频特性的分析计算 二、低通滤波器 * 求解传递函数时，只需将放大倍数中的 jω用 s 取代即可； s 的方次称为阶数。 频率趋于0时的放大倍数为通带放大倍数 决定于RC环节 表明进入高频段的下降速率为 －20dB/十倍频 （1）一阶电路 1. 同相输入 传递函数： 一阶电路 1. 同相输入（1）一阶电路：幅频特性 * 为了使过渡带变窄，需采用多阶滤波器，即增加RC环节。 （2）简单二阶LPF * 截止频率 fp ≈ 0.37f0 分析方法：电路引入了负反馈，具有“虚短”和“虚断”的特点利用节点电流法求解输出电压与输入电压的关系。 C1=C2 （3）压控电压源二阶LPF * 引入正反馈 为使 fp=f0，且在f=f0时幅频特性按－40dB/十倍频下降。 f→0时，C1断路，正反馈断开，放大倍数为通带放大倍数。 f →∞， C2短路，正反馈不起作用，放大倍数→0 。 因而有可能在f = f 0时放大倍数等于或大于通带放大倍数。对于不同频率的信号正反馈的强弱不同。 C1=C2 压控电压源二阶LPF的分析 * 列P、M点的节点电流方程，整理可得： 2. 反相输入低通滤波器 * 积分运算电路的电压放大倍数为 加R2后 需有电阻构成的负反馈网络来确定通带放大倍数。 1 2 lg 20 R R - 三、高通、带通、带阻有源滤波器 * O O O 与LPF有对偶性，将LPF的电阻和电容互换，就可得一阶HPF、简单二阶HPF、压控电压源二阶HPF电路。 2. 带通滤波器（BPF） 3. 带阻滤波器（BEF） fH＜fL fH＞fL 1. 高通滤波器（HPF） 讨论一 频率趋于零，电压放大倍数趋于通带放大倍数的滤波器有哪几种？ 频率趋于无穷大，电压放大倍数趋于通带放大倍数的滤波器有哪几种？ 频率趋于零，电压放大倍数趋于零的滤波器有哪几种？ 频率趋于无穷大零，电压放大倍数趋于零的滤波器有哪几种？ * 四、状态变量型滤波器 要点： 将比例、积分、求和等基本运算电路组合成自由设置传递函数、实现各种滤波功能的电路，称为状态变量型滤波器。 通带放大倍数决定于电阻组成的负反馈网络。 利用“逆运算”方法。 * 将低通环节加在负反馈通路来实现高通。 f→ ∞时C 相当于短路，A2输出电压→0，电路开环， A1输出电压→±UOM，工作到非线性区；需引入负反馈决定通带放大倍数。 二阶状态变量滤波器的组成 * 通带放大倍数决定一个电阻组成的负反馈网络。 运算电路与有源滤波器的比较 相同之处 电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区。 均具有“虚短”和“虚断”的特点，均可用节点电流法求解电路。 不同之处 运算电路研究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与输入电压频率的关系。 运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源滤波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤波特性。 * 讨论二：图示电路是哪种有源滤波器？ * 双T网络 A1、A2各组成什么电路？ 电路为LP