《模拟电子教学资料》第6章 信号处理电路

1、编辑pptn集成运放在信号处理方面集成运放在信号处理方面的应用的应用n模拟乘法器及其应用模拟乘法器及其应用第六章 信号处理电路编辑ppt滤波器的用途 滤波器主要用来滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分滤除信号中无用的频率成分，例，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。成分的干扰。滤波过程如图所示。编辑ppt一. 无源滤波电路和有源滤波电路无源滤波电路无源滤波电路: 由无源元件无源元件 ( R , C , L ) 组成有源滤波电路有源滤波电路: 用工作在线性区的集成运放工作在线性区的集成运放 和RC网络网络

2、组成，实际上是一种具有特定频率响应的放大器。有源滤波电路的优点优点, 缺点缺点CRLCRLRLViViVoVo滤波电路基础知识滤波电路基础知识编辑ppt滤波电路基础知识1. 按所处理的信号可分为 模拟模拟 的和 数字数字 的两种2. 按所采用的元器件可分为有源有源和无源无源3. 按通过信号的频段通过信号的频段可分为以下五种:a. 低通滤波器( LPF )二二. 滤波电路的分类和主要参数滤波电路的分类和主要参数Avp: 通带电压放大倍数fp: 通带截止频率过渡带过渡带: 越窄表明选频性能越好,理想滤波器没有过渡带编辑ppt（1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带内通频带内的电压放大倍数，

3、如图所示。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率fp 其定义与放大电路的上、下限截止频率相同。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性选择性越好。 编辑ppt滤波电路基础知识b. 高通滤波器( HPF )c. 带通滤波器( BPF )编辑ppt滤波电路基础知识d. 带阻滤波器( BEF )e. 全通滤波器( APF ) 4. 按频率特性在按频率特性在截止频率截止频率fp附近形状附近形状的不同可分为的不同可分为 Butterworth , Chebyshev 和 Bessel等编辑ppt滤波电路基础知识理想理想有源滤波有源

4、滤波器的频响：器的频响：编辑ppt滤波器的用途 滤波器主要用来滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分滤除信号中无用的频率成分，例，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如图所示。成分的干扰。滤波过程如图所示。编辑ppt6.1.1.1 一阶RC有源滤波器 一阶一阶RCRC有源滤波器的等效电路有源滤波器的等效电路 低通滤波器低通滤波器 高通滤波器高通滤波器 一阶一阶RCRC有源带通滤波器有源带通滤波器编辑ppt一阶RC有源滤波电路 组成：组成：简单简单RC滤波器、同相放大器滤波器、同相放大器特点：特点：Avp 0，带负载能

5、力强，带负载能力强缺点：缺点：阻带衰减太慢，选择性较差阻带衰减太慢，选择性较差一一. 电路构成电路构成RC环节编辑ppt有源滤波电路的分析方法有源滤波电路的分析方法: 1.电路图电路图 电路的传递函数电路的传递函数Av(s) 频率特性频率特性Av(j ) 2. 根据定义求出主要参数根据定义求出主要参数3. 画出电路的幅频特性画出电路的幅频特性二二. 性能分析性能分析编辑ppt0+1=ffvpvjAA一阶低通滤波电路 ( LPF ) 通带截止频率通带截止频率 通带电压放大倍数通带电压放大倍数1+1=RRAfvp 传递函数传递函数)(+11=)()(=)(+sVsCRsVsVAsVIvpovpio

6、vAsCRsVsVsA+11=)()(=)(RCffjj122s00令换为将RC=ffAAf=fpvpv212=00所以时当编辑ppt一阶LPF的幅频特性:0+1=ffvpvjAA过渡带缓慢,选频性能差vpvAAlg20编辑pptM8.7.2.2 简单二阶 LPF1. 传递函数传递函数:一一. 电路构成电路构成组成: 二阶RC网络 同相放大器二二. 主要性能主要性能2)(+3+1=)()(=)(sCRsCRAsVsVsAvpiovRRAvfp1通带增益：编辑ppt简单二阶 LPF2.通带截止频率通带截止频率:3.幅频特性幅频特性:RCffjj122s00令换为将编辑ppt8.7.2.3 二阶压

7、控电压源 LPF二阶压控电压源一般形式二阶压控电压源LPF编辑ppt二阶压控电压源 LPFAvp同前分析：sCRsVsVsVAsVv+11)(=)()(=)(N)+()+(po 上式表明，该滤波器的上式表明，该滤波器的通带增益应小于通带增益应小于3 3，才能保障电路，才能保障电路稳定工作。稳定工作。 2ppio)3(1sCRsCRAAsVsVsAvvv联立求解以上三式，可得联立求解以上三式，可得LPF的传递函数的传递函数：0)()()()()()(+)NoNNiRsVsVsCsVsVRsVsV对节点对节点 N , 可以列出下列方程：可以列出下列方程：编辑ppt二阶压控电压源 LPF二阶压控电压

8、源LPF的幅频特性00)-3(+)(-1=2ffvpffvpvAjAAvpvpvpffvAQAjAA-31)-3(0编辑ppt本节要求n滤波器分类n定性分析滤波器n滤波器分析一般步骤编辑ppt6.2 模拟乘法器及其应用1. 乘法电路乘法电路vO2-+ARRvO3RvO1RvXvY对数电路1对数电路2指数电路vO22lgRYVvK11lgRXVvK331410OuKK 编辑ppt乘法器符号KvXvY同相乘法器vXvYvO-KvXvY反相乘法器vXvYvO编辑ppt21RRii 2211RvvKRvOXXOXOvvKv22222RviOR111RviXR2112XXOvvRKRvvX1-+ARvOiR2R1iR1idR2vO2vX2KvXvY注意：只有在注意：只有在vX20时电路才是负反馈时电路才是负反馈负反馈时，根据虚短、虚断概念负反馈时，根据虚短、虚断概念：编辑ppt2. 开方运算电路22OOvKv2112RvKRvOX112XOvRKRv输入电压必须小于输入电压必须小于0，否则，否则电路将变为正反馈。电路将变为正反馈。vX1-+ARvOiR2R1iR1idR2vO2KvXvY2. 开方运算电路开方运算电路编辑ppt乘法器应用3. 平方运算和正弦波倍频平方运算和正弦波倍频vXvOKvXvY=KvX2如果输入信号是正弦波：如果输入信号是正弦波：tVvI si