信号产生分解与合成

1、2021-10-15东南大学电工电子实验中心 1实验四2021-10-15东南大学电工电子实验中心 22021-10-15东南大学电工电子实验中心 32021-10-15东南大学电工电子实验中心 42021-10-15东南大学电工电子实验中心 5)21ln(221RRCRTTT2021-10-15东南大学电工电子实验中心 6稳压管稳压管由两个稳压二极管背靠背组成，可以钳制电压由两个稳压二极管背靠背组成，可以钳制电压5.1V与与6.2V两种两种2021-10-15东南大学电工电子实验中心 7方向辨别：黑色为导通方向方向辨别：黑色为导通方向标注：标注：5V1或或6V22021-10-15东南大学电

2、工电子实验中心 8实际导通电压大于实际导通电压大于5V（导通压降的原因）（导通压降的原因）后级计算按照实际的电压大小来后级计算按照实际的电压大小来2021-10-15东南大学电工电子实验中心 9u搭接电路搭接电路u调节电位器，使频率为调节电位器，使频率为2KHz2KHzu记录输出波形峰峰值、频率记录输出波形峰峰值、频率u记录波形记录波形2021-10-15东南大学电工电子实验中心 112021-10-15东南大学电工电子实验中心 12滤波器：滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或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。衰减无用频率信号的电子装置。有源滤波器：

3、有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。由有源器件构成的滤波器。简单地讲就是需能（电）源的器件叫有源器件，无需能简单地讲就是需能（电）源的器件叫有源器件，无需能（电）源的器件就是无源器件。有源器件一般用来信号放（电）源的器件就是无源器件。有源器件一般用来信号放大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向大、变换等，无源器件用来进行信号传输，或者通过方向性进行性进行“信号放大信号放大”。容、阻、感都是无源器件，容、阻、感都是无源器件，ICIC、模块等都是有源器件。、模块等都是有源器件。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 131.1.分类分类有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大

4、器。有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些它是在运算放大器的基础上增加一些R R、C C 等无源元件等无源元件而构成的。而构成的。通常有源滤波器分为：通常有源滤波器分为： 低通滤波器（低通滤波器（LPFLPF） 高通滤波器（高通滤波器（HPFHPF） 带通滤波器（带通滤波器（BPFBPF） 带阻滤波器（带阻滤波器（BEFBEF）2021-10-15东南大学电工电子实验中心 14它们的幅度频率特性曲线如图所示：它们的幅度频率特性曲线如图所示：2021-10-15东南大学电工电子实验中心 152021-10-15东南大学电工电子实验中心 162.2.有源低

5、通滤波器有源低通滤波器（1）主要技术指标）主要技术指标通带增益通带增益Avp 通带增益是指滤波通带增益是指滤波器在通频带内的电压放器在通频带内的电压放大倍数，如图所示。性大倍数，如图所示。性能良好的能良好的LPF通带内的通带内的幅频特性曲线是平坦的，幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数阻带内的电压放大倍数基本为零。基本为零。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 17通带截止频率通带截止频率fp 其定义与放大电路的上其定义与放大电路的上限截止频率相同。见图自明。限截止频率相同。见图自明。通带与阻带之间称为过渡带，通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的过渡带越窄，说明滤波

6、器的选择性越好。选择性越好。 2021-10-15东南大学电工电子实验中心 18（2 2）一阶低通）一阶低通一阶低通滤波器的电路如左图所示，其幅频特性见右一阶低通滤波器的电路如左图所示，其幅频特性见右图，图中虚线为理想的情况，实线为实际的情况。特图，图中虚线为理想的情况，实线为实际的情况。特点是电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。点是电路简单，阻带衰减太慢，选择性较差。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 1912p1RRAv )(10pIOsAsVsVsAvRC102021-10-15东南大学电工电子实验中心 20（3 3）二阶低通）二阶低通 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，

7、以改为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节善滤波效果，再加一节RCRC低通滤波环节，称为二阶有源低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。二阶LPFLPF的电路图如图所示，幅频特性曲线如图所示。的电路图如图所示，幅频特性曲线如图所示。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 21通带增益通带增益 当当 f = 0, 或频率很低时，各电容器可视为开路，通或频率很低时，各电容器可视为开路，通带内的增益为带内的增益为RRAvfp1 传递函数传递函数 2pIO31sCRsCRAsVsVsAvv20

8、21-10-15东南大学电工电子实验中心 22通带截止频率通带截止频率RCf/1200RCfff237. 037. 0275300p 与理想的二阶波特图相比，在超过与理想的二阶波特图相比，在超过 以后，以后，幅频特性以幅频特性以- -40 dB/dec的速率下降，比一阶的下的速率下降，比一阶的下降快。但在通带截止频率降快。但在通带截止频率 之间幅频特性之间幅频特性下降的还不够快。下降的还不够快。0f0pff 2021-10-15东南大学电工电子实验中心 23 2021-10-15东南大学电工电子实验中心 24二阶压控型低通有源滤波器如图所示。其中的一个电容二阶压控型低通有源滤波器如图所示。其中

9、的一个电容器器C1原来是接地的，现在改接到输出端。显然原来是接地的，现在改接到输出端。显然C1的改接的改接不影响通带增益。不影响通带增益。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 25传递函数传递函数 2ppio)3(1sCRsCRAAsVsVsAvvv上式表明，该滤波器的通上式表明，该滤波器的通带增益应小于带增益应小于3，才能保障，才能保障电路稳定工作。电路稳定工作。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 262021-10-15东南大学电工电子实验中心 275.有源高通滤波器 (1)(1)通带增益通带增益1fp+1=RRAv0=0f2021-10-15东南大学电工电子实验中心 2

10、8(2)(2)传递函数传递函数2pp2)()3(1)(=)(sCRsCRAAsCRsAvvv (3)(3)频率响应频率响应 令令 则可得出频响表达式则可得出频响表达式,3121p0vAQCRf，)(1j)(1020pffQffAAvv2021-10-15东南大学电工电子实验中心 29结论：当结论：当 时，时，幅频特性曲线的斜率幅频特性曲线的斜率 为为+40 dB/dec； 当当 3时，电时，电路自激。路自激。0ff pvA2021-10-15东南大学电工电子实验中心 30 二阶压控型二阶压控型BPF二阶压控型二阶压控型BEF2021-10-15东南大学电工电子实验中心 31(1)(1)选择滤波

11、器类型选择滤波器类型(2)(2)根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数根据阻带衰减速率要求，确定滤波器的阶数n n；(3)(3)选择具体的电路形式；选择具体的电路形式；(4)(4)解方程组求出电路中元件的具体数值；解方程组求出电路中元件的具体数值；(5)(5)安装电路并进行测试，使电路的性能满足指标要安装电路并进行测试，使电路的性能满足指标要 求。求。2021-10-15东南大学电工电子实验中心 33u滤波器必须单独调试滤波器必须单独调试u搭接滤波器电路搭接滤波器电路u电源电压选择电源电压选择+-12V+-12Vu输入有效值为输入有效值为1V1V的信号，根据需要设置频率的信号，根据需要设置频率

12、u用双踪示波器观察输入输出波形，看是否失真用双踪示波器观察输入输出波形，看是否失真u用交流毫伏表测量输入、输出信号有效值用交流毫伏表测量输入、输出信号有效值2021-10-15东南大学电工电子实验中心 342021-10-15东南大学电工电子实验中心 35u输入有效值输入有效值1V1V正弦信号，测量数据（低通正弦信号，测量数据（低通2K2K）u观察滤波器截止频率是否符合要求观察滤波器截止频率是否符合要求u计算下降速率，观察是否符合要求计算下降速率，观察是否符合要求u调整电路参数知道符合要求调整电路参数知道符合要求u绘制每个滤波器的幅频特性曲线绘制每个滤波器的幅频特性曲线频率频率100Hz500Hz1KHz2KHz3KHz5KHz10KHz输出信号有效值输出信号有效值放大倍数放大倍数2021-10-15东南大学电工电子实验中心 36u波形相位的移动波形相位的移动u如果直接相加则无法复原原始波形如果直接相加则无法复原原始波形2021-10-15东南大学电工电子实验中心 372021-10-15东南大学电工电子实验中心 38u可以移动波形的相位可以移动波形的相位不带衰减的滤波器不带衰减的滤波器3311outinUj CRUj CR3311outinUj CRUj CR002021-10-15东南大学电工电子实验中心 39u首先测量出两个信号之间的相位差首先测量出两个信号之间的相位差