模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行 PPT课件 第七章.ppt

第七章信号处理电路 7 1有源滤波器 7 2电压比较器 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 低通滤波器 高通滤波器 带通滤波器 和带阻滤波器 图7 1 1 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 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 f0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7 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7 1 4 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 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 图7 1 7二阶有源高通滤波器 a 图7 1 7 b 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 阻 阻 f2 f1 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 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 f2 f1 通阻通 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 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 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 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 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 UZ UZ 当uI0时 右边的稳压管被反向击穿 uO UZ 图7 2 2 7 2 2单限比较器 单限比较器有一个门限电平 当输入电压等于此门限电平时 输出端的状态立即发生跳变 当输入电压uI变化 使反相输入端的电位为零时 输出端的状态将发生跳变 门限电平为 UZ UZ 过零比较器是门限电平为零的单限比较器 图7 2 4 图7 2 5存在干扰时单限比较器的uI uO波形 单限比较器的作用 检测输入的模拟信号是否达到某一给定电平 缺点 抗干扰能力差 解决办法 采用具有滞回传输特性的比较器 7 2 3滞回比较器 UREF为参考电压 输出电压uO为 UZ或 UZ uI为输入电压 当u u 时 输出电压的状态发生跳变 比较器有两个不同的门限电平 故传输特性呈滞回形状 UT UT 图7 2 6滞回比较器 若uO UZ 当uI逐渐减小时 使uO由 UZ跳变为 UZ所需的门限电平UT 回差 门限宽度 UT 若uO UZ 当uI逐渐增大时 使uO由 UZ跳变为 UZ所需的门限电平UT 作用 产生矩形波 三角波和锯齿波 或用于波形变换 抗干扰能力强 图7 2 7 7 2 4双限比较器 参考电压UREF1 UREF2 若uI低于UREF2 运放A1输出低电平 A2输出高电平 二极管VD1截止 VD2导通 输出电压uO为高电平 若uI高于UREF1 运放A1输出高电平 A2输出低电平 二极管VD2截止 VD1导通 输出电压uO为高电平 图7 2 8双限比较器 a 当uI高于UREF2而低于UREF1时 运放A1 A2均输出低电平 二极管VD1 VD2均截止 输出电压uO为低电平 上门限电平UTH UREF1 下门限电平UTL UREF2 UTH UTL 综上所述 双限比较器在输入信号uIUREF1时 输出为高电平 而当UREF2 uI UREF1时 输出为低电平 图7 2 8 b 7 2 5集成电压比较器 对集成电压比较器的主要要求 1 具有较高的开环差模增益 2 具有较快的响应速度 3 具有较高的共模抑制比和允许共模输入电压较高 4 具有较低的失调电压 失调电流及较低的温漂 图7 2 9 高速集成电压比较器CJ0710 差