第九章信号处理与信号产生电路 20161122
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1、2022-6-19.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路*9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器（见书（见书P435,本课程不作要求）本课程不作要求）9.5 正弦波振荡电路正弦波振荡电路（分类、原理、振荡条件）（分类、原理、振荡条件）9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路*9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路（见书（见书P444,本课程不作要求）本课程不作要求）9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路第九章第九章 信号处理与信号产生电路信号处理与信号产生电路（大纲第（大纲第8 8章）章）20
2、22-6-112022-6-1本章主要内容涉及信号的处理、信号的产生涉及信号的处理、信号的产生包含：包含：滤波器电路滤波器电路-高通、低通和带通、带阻电路高通、低通和带通、带阻电路信号产生电路信号产生电路-正弦波产生电路、非正弦波产生电路正弦波产生电路、非正弦波产生电路2022-6-11. 基本概念基本概念)()()(iosVsVsA 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。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。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滤波电路传递函数定义
3、时，有时，有 j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A其中其中)j ( A)( 模，幅频响应模，幅频响应 相位角，相频响应相位角，相频响应群时延响应群时延响应)( d)(d)(s 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类32022-6-19.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类2. 分类分类低通（低通（LPF）高通（高通（HPF）带通（带通（BPF）带阻（带阻（BEF）全通（全通（APF）分类42022-6-11. 低通滤波电路低通滤波电路c01)( sAsA 传 递 函 数传 递 函 数（推导见下页）（推导见下页）2c0)(1)j ( AA其中其中
4、特征角频率特征角频率1f01RRA RC1c 故，幅频相应为故，幅频相应为同相比例同相比例放大系数放大系数9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路52022-6-1传递函数推导见书424c01)( sAsA FViVijVijRjVPcR11c1c1运放输入电流近似为运放输入电流近似为0，R与与C电流相等电流相等RC1c 假设假设jwS 则有则有表示输入减小表示输入减小F倍，倍，故放大倍数减小故放大倍数减小F倍倍2022-6-19.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路2. 高通滤波电路高通滤波电路 一阶有源滤波电路通一阶有源滤波电路通带外衰减速率慢（带外衰减速率慢（- -20dB/十倍频程），
5、与理想情况十倍频程），与理想情况相差较远。一般用在对滤相差较远。一般用在对滤波要求不高的场合。波要求不高的场合。 低通电路中的低通电路中的R和和C交换交换位置便构成高通滤波电路位置便构成高通滤波电路72022-6-19.3.2 有源高通滤波电路有源高通滤波电路9.3.3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路9.3.1 有源低通滤波电路有源低通滤波电路9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路82022-6-11. 二阶有源低通滤波电路二阶有源低通滤波电路2. 传递函数传递函数1fF1RRAV )()(PoFsVsVAV )(/1/1)(APsVsC
6、RsCsV 对于滤波电路，有对于滤波电路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsV得滤波电路传递函数得滤波电路传递函数)()()(iosVsVsA 2FF)()(31sCRsCRAAVV - -（二阶）（二阶）（同相比例）（同相比例）9.3.1 有源低通滤波电路有源低通滤波电路92022-6-1模拟的一阶滤波器带外衰减是20db/十倍频，而二阶则是40db/十倍频，阶数越高带外衰减越快。可以粗略地认为阶数越高滤波效果越好，但有时可能需要折中考虑相移，稳定性等因素。一阶滤波器和二阶滤波器的区别：阶数越高滤波效果越好。当然，无论电感电容滤波器还是模拟滤波器
7、，算法都会随着阶数的增加变得复杂。 102022-6-12. 传递函数传递函数F0VAA RC1c 令令称为称为通带增益通带增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 称为称为特征角频率特征角频率称为称为等效品质因数等效品质因数则则2cn22c0)( sQsAsA滤波电路才能稳定工作。滤波电路才能稳定工作。时时，即即当当 3 03 FF VVAA注意：注意：112022-6-12. 传递函数传递函数用用 代入，可得传递函数的频率响应：代入，可得传递函数的频率响应： j s2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 归一化的幅频响应归一化
8、的幅频响应相频响应相频响应2cc)(1arctan)(Q 122022-6-13. 幅频响应幅频响应2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 归一化的幅归一化的幅频响应曲线频响应曲线132022-6-14. n阶巴特沃斯传递函数阶巴特沃斯传递函数传递函数为传递函数为2nc0)/(1)j ( AA式中式中n为阶滤波电路阶数，为阶滤波电路阶数， c为为3dB截止角频率，截止角频率，A0为通带电为通带电压增益。压增益。142022-6-11. 二阶高通滤波电路二阶高通滤波电路 将低通电路中的电将低通电路中的电容和电阻对换，便成为容和电阻对换，便成为高通电路。高通电路。传递函数传递函数2
9、cc220)( sQssAsA2c22c0)(1)(1lg20)j (lg20QAA 归一化的幅频响应归一化的幅频响应9.3.2 有源高通滤波电路有源高通滤波电路152022-6-12. 巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应2n0)/(1)( cAjA 归一化幅频响应归一化幅频响应162022-6-11. 电路组成原理电路组成原理可由低通和高通串联得到可由低通和高通串联得到必须满足必须满足11H1CR 低通截止角频率低通截止角频率22L1CR 高通截止角频率高通截止角频率HL 9.3.3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路结论：RC的值不同，R1C1 R2C217
10、2022-6-19.3.3 有源带通滤波电路有源带通滤波电路2022-6-1182. 例例9.3.2请同学计算中心频率和带宽，画出幅频曲线请同学计算中心频率和带宽，画出幅频曲线2022-6-1 令令传递函数传递函数2FF)()(31)(sCRsCRAsCRAsAVV - -FF03VVAAA- - RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 193. 二阶有源带通滤波电路二阶有源带通滤波电路2022-6-1可由低通和高通并联得到可由低通和高通并联得到必须满足必须满足HL HL 说明：带通滤波电路条件是说明：带通滤波电路条件是9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤
11、波电路20实际设计时把带通电路作为旁路实际设计时把带通电路作为旁路2022-6-19.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路21双双T T带阻选频网络带阻选频网络2022-6-19.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路22双双T T带阻滤波电路带阻滤波电路2022-6-1 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路23带阻滤波电路的幅频特性带阻滤波电路的幅频特性2022-6-124正弦波振荡器正弦波振荡器非正弦波振荡器非正弦波振荡器振荡器振荡器波形波形产生机理产生机理反馈式振荡器反馈式振荡器负阻式振荡器负阻式振荡器反馈型反馈型LC振荡器振荡器反馈型反馈型RC振荡
