信号处理电路 - PowerPoint 演示文稿.ppt

* 第七章　信号处理电路 7.1　有源滤波器 7.2　电压比较器 本章重点和考点： 1、有源一阶、二阶低通滤波电路的分析及参数设计 3、集成电压比较器的应用 2.电压比较器的传输特性 7.1　有源滤波器 7.1.1　滤波电路的作用和分类 作用：选频。 分类： f0 f O 通 阻 f f0 O 通 阻 f1 f O 通 通 阻 f2 f O 通 阻 阻 f1 f2 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 带阻滤波器 图 7.1.1 实际滤波器的幅频特性 低通滤波器的实际幅频特性中，在通带和阻带之间存在着过渡带。 过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。 ︱Au︱≈0.707︱AuP︱的频率为通带载止频率f0 输出电压与输入电压之比 Aup为通带放大倍数 分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求解Au (Aup ) 、 f0和过渡带的斜率 。 　低通滤波器的实际幅频特性 f0 7.1.2　低通滤波器(LPF) 无源低通滤波器： 电压放大倍数为 ——通带截止频率 　　由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。 　　电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。 　　解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。 图 7.1.2 一阶低通有源滤波器： 电压放大倍数 ——通带电压放大倍数 　　可见：一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同；但通带电压放大倍数得到提高。 　　缺点：一阶低通有源滤波器在 f f 0 时，滤波特性不理想。对数幅频特性下降速度为 -20 dB / 十倍频。 　　解决办法：采用二阶低通有源滤波器。 图 7.1.3 　　输入电压经过两级 RC 低通电路，在高频段，对数幅频特性以 -40 dB /十倍频的速度下降，使滤波特性比较接近于理想情况。 图 7.1.4 二阶低通有源滤波器（压控电压源型） 0.1 -40 -20 -0 1 10 －20dB/十倍频 －40dB/十倍频 　　一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较： 理想特性 图 7.1.5　低通滤波器的幅频特性 问题：如何进一步改善滤波特性？ 7.1.3　高通滤波器(HPF) 其通带截止频率： 无源高通滤波器如下图所示。 图 7.1.6　无源高通滤波器 　　可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为“镜像”关系。 　二阶有源高通滤波器（压控电压源型） 图 7.1.7 7.1.4　带通滤波器(BPF) 　　只允许某一段频带内的信号通过，将此频带以外的信号阻断。 低通 高通 f2 f O 低通 f f1 O 高通 阻 阻 f2 f1 f O 通 图 7.1.8 带通滤波器的典型电路 ——中心频率 ——通带电压放大倍数 图 7.1.9 ——比例系数 7.1.5　带阻滤波器(BEF) 　　在规定的频带内，信号被阻断，在此频带以外的信号能顺利通过。 低通 高通 f2 f1 f O 通　　阻　　通 f O 低通 f1 f2 f O 高通 图 7.1.10 带阻滤波器的典型电路 ——中心频率 ——通带电压放大倍数 图 7.1.11 阻带宽度 复习： 滤波电路 LPF、HPF、BPF和BEF 无源、有源(集成运放工作在线性区) 一阶、二阶(可改善滤波特性) 重点了解二阶LPF电路的 概念和滤波特性) 7.2　电压比较器 　　电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考电压进行比较，输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。 　　比较器中的集成运放一般工作在非线性区；处于开环状态或引入正反馈。 　　分类：过零比较器、单限比较器、滞回比较器及双限比较器。 附：理想运放的非线性工作区 +UOPP uO u+-u- O -UOPP 理想特性 集成运放的电压传输特性 理想运放工作在非线性区特点： 当 u+ u-时，uO = + UOPP 当 u+ u-时, uO = - UOPP 　　1. uO 的值只有两种可能 　　在非线性区内，(u+ - u-)可能很大，即 u+ ≠u-。 “虚地”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 7.2.1　过零比较器 简单的过零比较器 　　由于理想运放的开环差模增益为无穷大，所以 当 uI 0 时，uO= + UOPP ； 当 uI 0 时，uO = - UOPP ； 　　过零比较器的传输特性为： uI uO +UOpp -UOpp O 　　UOPP 为集成运放的最大输出电压。 阈值电压： 当比较器的输出电压由一种状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。 图 7.2.1 利用稳压管限幅的过零比较器(一) 　　设任何一个稳压管被反向击穿时，两个稳压管两端总的的稳定电压为 UZ UOpp uI uO +UOpp -UOpp O +UZ -UZ 　　当 uI 0 时，不接稳压管时， uO= + UOPP ，接入