CH09-信号处理与信号产生电路

电子技术模拟部分第五版课件

9.1 滤波电路的基本概念与分类 9.2 一阶有源滤波电路 9.3 高阶有源滤波电路 *9.4 开关电容滤波器 9.5 9.6 9.7 9.8 正弦波振荡电路的振荡条件 RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 非正弦信号产生电路

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9.1 滤波电路的基本概念与分类1. 基本概念滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路传递函数定义Vo ( s ) A( s ) Vi ( s )

s j 时，有 A( j ) A( j ) e j ( ) A( j ) ( )

其中

A( j ) —— 模，幅频响应

( ) —— 相位角，相频响应 d ( ) ( ) ( s ) 群时延响应 d

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2. 分类低通(LPF) 高通(HPF) 带通(BPF) 带阻(BEF) 全通(APF)

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9.2 一阶有源滤波电路1. 低通滤波电路 传递函数 A( s ) 其中A0 1 s

c

同相比例 Rf A0 1 放大系数 R1 1 c 特征角频率 RC 故，幅频相应为A( j ) A0

2 1 ( ) c

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2. 高通滤波电路 低通电路中的R和C交换

位置便构成高通滤波电路一阶有 源滤波电 路通 带外衰减速率慢( -20dB/ 十倍频程),与理想情况 相差较远。一般用在对滤 波要求不高的场合。

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9.3 高阶有源滤波电路9.3.1 有源低通滤波电路 9.3.2 有源高通滤波电路 9.3.3 有源带通滤波电路 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路

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9.3.1 有源低通滤波电路1. 二阶有源低通滤波电路 2. 传递函数AVF 1 Rf (同相比例) R1

对于滤波电路，有AVF Vo ( s ) VP ( s )

1 / sC VP ( s ) VA ( s ) R 1 / sC Vi ( s ) VA ( s ) VA ( s ) Vo ( s ) VA ( s ) VP ( s ) 0 R 1 / sC R Vo ( s ) AVF 得滤波电路传递函数 A( s ) Vi ( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR ) 2

(二阶)

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Vo ( s ) AVF A( s ) Vi ( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR ) 2

令 A0 AVF1 Q 3 AVF

称为通带增益 称为等效品质因数 称为特征角频率 nQ A0 c2 s c2

c

1 RC

则 A( s ) s2

注意：当 3 AVF 0 ,即 AVF 3 时，滤波电路才能稳定工作。

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用 s j

代入，可得传递函数的频率响应：

归一化的幅频响应20 lg A( j ) 1 20 lg 2 A0 2 2 ) 1 ( ) ( c cQ

相频响应

cQ ( ) arctg 2 1 ( ) c

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3. 幅频响应

20 lg

A( j ) 1 20 lg 2 A0 2 2 ) 1 ( ) ( c cQ

归一化的幅 频响应曲线

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4. n阶巴特沃斯传递函数 传递函数为A( j ) A0 1 ( / c ) 2n

式中n为阶滤波电路阶数， c为3dB载止角频率，A0为通带电 压增益。

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9.3.2 有源高通滤波电路1. 二阶高通滤波电路 将低通电路中的电 容和电阻对换，便成为 高通电路。 传递

函数A( s ) s2 A0 s 2 Q s c2A( j ) 1 20 lg 20 lg 2 A0 c 2 c 2 ( ) 1 ( Q )

c

归一化的幅频响应

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2. 巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应 A0 A( j ) 1 ( c / ) 2n

归一化幅频响应

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9.3.3 有源带通滤波电路1. 电路组成原理 可由低通和高通串联得到1 H 低通截止角频率 R1C1

L

1 R2C 2

高通截止角频率

必须满足 L H

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2. 例9.3.2

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3. 二阶有源带通滤波电路 传递函数AVF sCR A( s ) 1 (3 - AVF ) sCR ( sCR) 2

令

AVF A0 3 - AVF 1 0 RC1 Q 3 AVF

得 A( s )

A0 1 s

s Q 0 ( s )2

Q 0

0

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9.3.4 二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到 必须满足 L H

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双T选频网络

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双T带阻滤波电路

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阻滤波电路的幅频特性

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*9.4 开关电容滤波器不作要求

25次课，一开始先讲了CH06剩余的“模拟乘法器”部分

第25次课 end