第8章-信号处理电路.ppt

*第八章信号处理电路8.1有源滤波器8.2电压比较器基本教学要求:1.要求理解的内容(1)有源滤波电路的作用和分类。(2)各种电压比较器的电路组成、工作原理和分析方法。2.要求了解的内容(1)各种有源滤波电路的特点、电路组成和分析方法。(2)集成电压比较器的特点。学习本章应注意的问题:(1)本章介绍的有源滤波器和电压比较器都是常用的模拟信号处理电路。但是，在这两种电路中集成运放的作用完全不同，因而运放的工作状态也大不相同。在有源滤波电路中，集成运放的作用是提高电路的电压放大倍数，提高带负载能力。所以，集成运放组成一个放大电路，要求工作在线性区。而在电压比较器中，集成运放的作用是比较输入端两个模拟电压的大小，然后将比较的结果输出。由于电压比较器的输出只有两种状态：高电平或低电平，因此，集成运放一般工作在非线性区。(2)由于有源滤波器和电压比较器这两种电路中集成运放的工作区不同，因此，两种电路中集成运放的接法也不同，有源滤波电路中的集成运放总是引入了深度负反馈；而在一般情况下，电压比较器中的集成运放或处于开环状态，或引入了正反馈。(3)有源滤波器和电压比较器这两种电路分析的重点也不同。有源滤波器主要分析其对数幅频特性，由此得到电路的工作频率和滤波性能。而电压比较器主要分析其传输特性。由此得到比较器的门限电平。8.1有源滤波器8.1.1滤波电路的作用和分类作用：选频。分类：低通滤波器、f0fO通阻ff0O通阻f1fO通通阻f2fO通阻阻f1f2高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器。图8.1.18.1.2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8.1.2一阶低通有源滤波器：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ff0时，滤波特性不理想。对数幅频特性下降速度为-20dB/十倍频。解决办法：采用二阶低通有源滤波器。图8.1.3二阶低通有源滤波器：输入电压经过两级RC低通电路，在高频段，对数幅频特性以-40dB/十倍频的速度下降，使滤波特性比较接近于理想情况。图8.1.40.1-40-20-0110－20dB/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8.1.5低通滤波器的幅频特性8.1.3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8.1.6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。图8.1.7二阶有源高通滤波器(a)图8.1.7(b)8.1.4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f2fO低通ff1O高通阻阻f2f1fO通图8.1.8带通滤波器的典型电路——中心频率——通带电压放大倍数图8.1.98.1.5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f2f1fO通阻通fO低通f1f2fO高通图8.1.10带阻滤波器的典型电路——中心频率——通带电压放大倍数图8.1.118.2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。8.2.1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uI0时，uO=+UOPP；当uI0时，uO=-UOPP；过零比较器的传输特性为：uIuO+UOpp-UOppOUOPP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8.2.1利用稳压管限幅的过零比较器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