第4章 信号调理装置

1、Signal Conditioning Apparatus第第4章章 信号调理装置信号调理装置第第4章章 信号调理装置信号调理装置学习目标学习目标学习重点与难点学习重点与难点 学习测量电桥、测量放大器、调制器与解调器、滤学习测量电桥、测量放大器、调制器与解调器、滤波器等信号调理装置的工作原理、基本特性等知识。学波器等信号调理装置的工作原理、基本特性等知识。学完本章后，应对各种信号调理装置的功能特点有较清楚完本章后，应对各种信号调理装置的功能特点有较清楚的了解，初步具备正确设计、选用各种信号调理装置的的了解，初步具备正确设计、选用各种信号调理装置的能力。能力。 电桥、幅值调制、电桥、幅值调制、R

2、C滤波器的工作原理和特性。滤波器的工作原理和特性。重点重点难点难点信号的调制原理。信号的调制原理。 第第4章章 信号调理装置信号调理装置4.1 测量电桥测量电桥4.2 测量放大器测量放大器4.3 调制器与解调器调制器与解调器4.4 滤波器滤波器主要学习内容主要学习内容第第4章章 信号调理装置信号调理装置4.1 测量电桥测量电桥Electric Bridge for Measurement 电桥是一种常用的电子线路，用来将电桥某些参电桥是一种常用的电子线路，用来将电桥某些参数的微小变化转换成较大的电压或电流输出。用于测数的微小变化转换成较大的电压或电流输出。用于测量装置中的电桥称为测量电桥，被转

3、换的参数通常为量装置中的电桥称为测量电桥，被转换的参数通常为传感器的电阻、电感、电容或传感器输出的电压等。传感器的电阻、电感、电容或传感器输出的电压等。 测量装置中最常用的电桥是惠斯登电桥。测量装置中最常用的电桥是惠斯登电桥。第第4章章 信号调理装置信号调理装置soeZZZZZZZZe)(43214231 电桥的输出为电桥的输出为se供桥电源供桥电源（桥压）（桥压）oe电桥输出电桥输出电桥的四个桥臂电桥的四个桥臂41 ZZ惠斯登电桥惠斯登电桥第第4章章 信号调理装置信号调理装置4.1.1 电桥的分类电桥的分类 按电桥供电电源的性质分按电桥供电电源的性质分 直流电桥直流电桥采用直流电源供电采用直

4、流电源供电 交流电桥交流电桥采用高频稳幅交流电源供电采用高频稳幅交流电源供电直流电桥直流电桥交流电桥交流电桥第第4章章 信号调理装置信号调理装置 按桥臂元件的阻抗性质分按桥臂元件的阻抗性质分 纯电阻电桥纯电阻电桥 纯电容电桥纯电容电桥 纯电感电桥纯电感电桥 容性电桥、感性电桥容性电桥、感性电桥纯电阻电桥纯电阻电桥0 阻抗角阻抗角90 阻抗角阻抗角纯电容电桥纯电容电桥90 阻抗角阻抗角纯电感电桥纯电感电桥090 容性：容性：900 感性：感性：容性电桥容性电桥感性电桥感性电桥第第4章章 信号调理装置信号调理装置 按电桥输出的测量方式分按电桥输出的测量方式分 平衡电桥平衡电桥使电桥处于平衡状态后读

5、数使电桥处于平衡状态后读数 不平衡电桥不平衡电桥读数时电桥处于不平衡状态读数时电桥处于不平衡状态平衡电桥平衡电桥（零位法）（零位法）不平衡电桥不平衡电桥（偏差法）（偏差法）第第4章章 信号调理装置信号调理装置 采用直流电源供电，四采用直流电源供电，四个桥臂元件均为纯电阻个桥臂元件均为纯电阻 。soeRRRRRRRRe)(43214231 4231RRRR 电桥输出电桥输出直流电桥的平衡条件：直流电桥的平衡条件：为简化设计和分析，一般将四臂电阻设计成相等，即为简化设计和分析，一般将四臂电阻设计成相等，即RRRRR 43214.1.2 直流电桥直流电桥直流电桥直流电桥第第4章章 信号调理装置信号调

6、理装置 将传感器（如电阻应变片）接入电桥的某些桥臂上，将传感器（如电阻应变片）接入电桥的某些桥臂上，则电桥的输出就与被测量的变化有一一对应关系。则电桥的输出就与被测量的变化有一一对应关系。 传感器可以三种形式接入电桥。传感器可以三种形式接入电桥。 半桥单臂连接半桥单臂连接soeRRe4 当当 时，时，电桥的输出为电桥的输出为RR 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 半桥双臂连接半桥双臂连接 工作桥臂相邻连接时，两电阻变化的极性应相反；工作桥臂相邻连接时，两电阻变化的极性应相反； 工作桥臂相对连接时，两电阻变化的极性应相同。工作桥臂相对连接时，两电阻变化的极性应相同。 电桥的输出为电桥的输出为

7、soeRRe2 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 全桥连接全桥连接 相对桥臂的电阻按相同极性变化；相对桥臂的电阻按相同极性变化； 相邻桥臂的电阻按相反极性变化。相邻桥臂的电阻按相反极性变化。 电桥的输出为电桥的输出为soeRRe 半桥双臂接法和半桥双臂接法和全桥接法也称为电桥全桥接法也称为电桥的的差动连接。差动连接。 半桥双臂接法的半桥双臂接法的灵敏度比半桥单臂接灵敏度比半桥单臂接法高一倍；全桥接法法高一倍；全桥接法的灵敏度又比半桥双的灵敏度又比半桥双臂接法高一倍。臂接法高一倍。 第第4章章 信号调理装置信号调理装置差动连接应变片的贴法差动连接应变片的贴法 半桥单臂半桥单臂半桥双臂半桥双臂

8、全桥全桥第第4章章 信号调理装置信号调理装置 所需的高稳定度直流电源容易获得；所需的高稳定度直流电源容易获得； 输出可用直流仪表直接测量显示；输出可用直流仪表直接测量显示； 易于实现电桥的平衡调节；易于实现电桥的平衡调节； 输出需接直流放大器，易受零漂和接地电位的影响。输出需接直流放大器，易受零漂和接地电位的影响。 直流电桥的特点：直流电桥的特点：差动连接的优点：差动连接的优点： 提高了电桥的灵敏度；提高了电桥的灵敏度； 极大地改善了电桥固有的非线性；极大地改善了电桥固有的非线性； 可对由温度等因素变化所造成的同极性影响进行补可对由温度等因素变化所造成的同极性影响进行补偿（抵消）。偿（抵消）。

9、 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 采用高频稳幅交流电源采用高频稳幅交流电源供电，四个桥臂元件可以是供电，四个桥臂元件可以是电阻、电容、电感或它们的电阻、电容、电感或它们的复合复合 。)()()(43214231teZZZZZZZZteso 交流电桥的输出一般为交流电桥的输出一般为调幅信号：调幅信号：4.1.3 交流电桥交流电桥交流电桥交流电桥第第4章章 信号调理装置信号调理装置各种桥臂元件的交流阻抗用复数表示：各种桥臂元件的交流阻抗用复数表示：ZjZZImRe jeZZ0 0ZZ或或或或ZZZ220ImRe 阻抗的模阻抗的模)Re/arctan(ImZZ 阻抗角阻抗角第第4章章 信号调理

10、装置信号调理装置交流电桥的平衡条件：交流电桥的平衡条件：4231ZZZZ 423104020301 ZZZZ即即模平衡条件模平衡条件相位平衡条件相位平衡条件 输出为高频调幅波，不易受外界工频干扰；输出为高频调幅波，不易受外界工频干扰； 转换精度较高；转换精度较高； 后接的交流放大器结构简单、零漂小；后接的交流放大器结构简单、零漂小； 易于实现不失真测试易于实现不失真测试 ； 输出调幅波一般需经相敏检波器进行解调；输出调幅波一般需经相敏检波器进行解调； 供桥电源要具有较高的幅值、频率稳定性和良好的波形。供桥电源要具有较高的幅值、频率稳定性和良好的波形。交流电桥的特点：交流电桥的特点：第第4章章

11、信号调理装置信号调理装置 电桥的两个桥臂由传感器或变压器的两个感应耦合电桥的两个桥臂由传感器或变压器的两个感应耦合线圈所构成，另两个桥臂则是固定的电抗元件或差动传线圈所构成，另两个桥臂则是固定的电抗元件或差动传感器的电感、电容等。感器的电感、电容等。 差动电感传感器电桥差动电感传感器电桥 4.1.4 带感应耦合臂的交流电桥带感应耦合臂的交流电桥第第4章章 信号调理装置信号调理装置差动变压器电桥差动变压器电桥 第第4章章 信号调理装置信号调理装置差动电容传感器电桥差动电容传感器电桥 带感应耦合臂交流电桥的特点：带感应耦合臂交流电桥的特点： 克服了寄生参数（寄生电容、电感等）的影响；克服了寄生参数

12、（寄生电容、电感等）的影响； 使用变压器可隔离直流干扰；使用变压器可隔离直流干扰； 频率范围较宽，性能稳定、灵敏度及转换精度较高。频率范围较宽，性能稳定、灵敏度及转换精度较高。 第第4章章 信号调理装置信号调理装置测量放大器的特点：测量放大器的特点： 测试装置中常见的放大器包括：基本数学运算放大测试装置中常见的放大器包括：基本数学运算放大电路、专用放大电路、单片集成测量放大器、功率放大电路、专用放大电路、单片集成测量放大器、功率放大电路、隔离放大电路、增益调整放大电路等。电路、隔离放大电路、增益调整放大电路等。 广泛使用各种集成放大器，其中以由集成运算放大器广泛使用各种集成放大器，其中以由集成

13、运算放大器组成的数学运算放大器和专用测量放大器应用最多；组成的数学运算放大器和专用测量放大器应用最多； 广泛采用各种负反馈技术来改善放大器的性能。广泛采用各种负反馈技术来改善放大器的性能。4.2 测量放大器测量放大器Amplifier for Measurement第第4章章 信号调理装置信号调理装置开环放大倍数开环放大倍数A 失调电压失调电压 OSVBAii 、偏流偏流 输入阻抗输入阻抗 iZ输出阻抗输出阻抗 oZ特特 性性理想运放理想运放实际运放实际运放541010或更高或更高 0 0 0 1mV（25） A1010146 1151010或更高或更高 1014.2.1 理想运算放大器与实际

14、运算放大器理想运算放大器与实际运算放大器第第4章章 信号调理装置信号调理装置1. 反相比例运算电路反相比例运算电路 反相比例运算电路反相比例运算电路 ifoeRRe1 4.2.2 基本数学运算放大电路基本数学运算放大电路第第4章章 信号调理装置信号调理装置反相比例加法器反相比例加法器 NkikfoeRRe1)(21RRRRN 第第4章章 信号调理装置信号调理装置2. 同相比例运算电路同相比例运算电路 同相比例运算电路同相比例运算电路 ifoeRRe)1(1 第第4章章 信号调理装置信号调理装置电压跟随器电压跟随器 ioee 第第4章章 信号调理装置信号调理装置3. 求差运算电路求差运算电路 差

15、动放大电路差动放大电路 )/(12kRRRRfp )(12iioeeke 第第4章章 信号调理装置信号调理装置4. 微分运算电路微分运算电路 dtdeRCeio 微分运算电路微分运算电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置5. 积分运算电路积分运算电路 积分运算电路积分运算电路 tiodteRCe01第第4章章 信号调理装置信号调理装置6. 对数运算电路对数运算电路 对数运算电路对数运算电路 TTVVsVVsDeIeIi )1(ln)ln(isToeRIVe 第第4章章 信号调理装置信号调理装置1. 电压比较电路电压比较电路 4.2.3 专用测量放大电路专用测量放大电路电压比较电路电压比较电

16、路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置第第4章章 信号调理装置信号调理装置2. 精密整流电路精密整流电路 精密全波整流电路精密全波整流电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 )()()/()(0)(341teRRteao)()/()(342teRRteio )()()(21teteteooo 当满足当满足 时时,电路就能够输出非常精确的电路就能够输出非常精确的全波整流波形。全波整流波形。 ) /(2/3312RRRR 第第4章章 信号调理装置信号调理装置3. 高输入阻抗放大电路高输入阻抗放大电路 用电压跟随器做前置用电压跟随器做前置输入缓冲级输入缓冲级; 使用高阻型集成运算使用高阻型集成

17、运算放大器放大器; 采用由通用运算放大采用由通用运算放大器组成的自举式高输入器组成的自举式高输入阻抗放大电路。阻抗放大电路。 自举式同相交流放大电路自举式同相交流放大电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置自举式交流电压跟随器自举式交流电压跟随器 第第4章章 信号调理装置信号调理装置自举组合电路自举组合电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置4. 高共模抑制比放大电路高共模抑制比放大电路 三运放高共模抑制比放大电路三运放高共模抑制比放大电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置5. 电桥放大电路电桥放大电路 单端（反相）输入电桥放大电路单端（反相）输入电桥放大电路 第第4章章 信号调理装置

18、信号调理装置单端（同相）输入电桥放大电路单端（同相）输入电桥放大电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置差动输入电桥放大电路差动输入电桥放大电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置线性电桥放大电路线性电桥放大电路 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 共模抑制比高，一般可达共模抑制比高，一般可达100120dB； 输入阻抗高，一般高于输入阻抗高，一般高于109； 平衡的差动输入，单端输出，输入端可承受较高的平衡的差动输入，单端输出，输入端可承受较高的输入电压，有较强的过载能力；输入电压，有较强的过载能力； 增益可由用户按需要通过选择不同的增益电阻来确增益可由用户按需要通过选择不同的增益电阻

19、来确定；定； 动态特性好，工作频带宽；动态特性好，工作频带宽； 低失调，低漂移。低失调，低漂移。特点：特点：4.2.4 单片集成测量放大器单片集成测量放大器第第4章章 信号调理装置信号调理装置AD612的内部结构的内部结构 第第4章章 信号调理装置信号调理装置AD612与测量电桥的连接与测量电桥的连接 第第4章章 信号调理装置信号调理装置1. 调制（调制（Modulation） 用原始缓变信号（通常为被测信号）控制高频信号的用原始缓变信号（通常为被测信号）控制高频信号的某个特征参数（幅值、频率或相位），使已调波的相应参某个特征参数（幅值、频率或相位），使已调波的相应参数随被测信号的变化而变化。

20、数随被测信号的变化而变化。4.3 调制器与解调器调制器与解调器Modulator and Demodulator4.3.1 调制与解调调制与解调2. 解调（解调（Demodulation） 从已调波中恢复原始缓变信号。从已调波中恢复原始缓变信号。第第4章章 信号调理装置信号调理装置广播电台广播电台接收接收声音信号声音信号解调解调Demodulation调制调制Modulationt0)(ty第第4章章 信号调理装置信号调理装置4. 信号的调制方法信号的调制方法 调制信号调制信号用来控制高频信号的缓变信号用来控制高频信号的缓变信号 载波载波被控的高频信号被控的高频信号 已调波已调波经过调制后所得

21、到的高频信号（调幅波、经过调制后所得到的高频信号（调幅波、调频波等）调频波等） 幅值调制（调幅，幅值调制（调幅，AM） 频率调制（调频，频率调制（调频，FM） 相位调制（调相，相位调制（调相，PM） 脉冲宽度调制（调宽，脉冲宽度调制（调宽，PWM） 提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比，且有利于提高信号传输中的抗干扰能力和信噪比，且有利于信号的远距离传输信号的远距离传输 便于实现不失真测试便于实现不失真测试 3. 调制的目的调制的目的第第4章章 信号调理装置信号调理装置4.3.2 调幅及其解调（鉴幅）调幅及其解调（鉴幅） 在时域内，调幅就在时域内，调幅就是用调制信号与高频是用调制信号与高频载波信

22、号相乘，所得载波信号相乘，所得到的高频已调波（称到的高频已调波（称为调幅波或调幅信号）为调幅波或调幅信号）的幅值随调制信号的的幅值随调制信号的变化而变化。变化而变化。 1. 调幅原理调幅原理 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 在频域内，调幅过程是一个在频域内，调幅过程是一个“频谱搬移频谱搬移”过程。过程。 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 调幅波的频谱分布在相对变化很窄的一个范围内，有调幅波的频谱分布在相对变化很窄的一个范围内，有利于信号的交流放大、有用信号与无用信号的鉴别，易利于信号的交流放大、有用信号与无用信号的鉴别，易于保证不失真测试条件的实现。于保证不失真测试条件的实现。 调幅

23、过程中的载波不仅要保证幅值的高度稳定，其频调幅过程中的载波不仅要保证幅值的高度稳定，其频率也要足够高。一般要保证率也要足够高。一般要保证 。 mcff10 第第4章章 信号调理装置信号调理装置2. 调幅装置（调幅器）调幅装置（调幅器） 交流电桥调幅交流电桥调幅 凡是能实现信号相乘的装置都可作为调幅器（例如：凡是能实现信号相乘的装置都可作为调幅器（例如：交流电桥、霍耳传感器等）。交流电桥、霍耳传感器等）。 第第4章章 信号调理装置信号调理装置3. 调幅的解调（鉴幅）及解调器调幅的解调（鉴幅）及解调器 同步解调同步解调 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 包络检波包络检波 包络检波适用于调制信号

24、为单边（单极性）变化的包络检波适用于调制信号为单边（单极性）变化的调幅信号的解调。调幅信号的解调。 包络检波通过整流、滤波两个环节，将调幅波中的包络检波通过整流、滤波两个环节，将调幅波中的包络线（低频成分，与原信号波形一致）还原出来，即包络线（低频成分，与原信号波形一致）还原出来，即得到了原信号的波形。得到了原信号的波形。 整流整流将双边变化的调幅信号整理成单边变化的调将双边变化的调幅信号整理成单边变化的调幅信号；幅信号； 滤波滤波滤除单边变化调幅信号中的高频成分。滤除单边变化调幅信号中的高频成分。 常用的包络检波电路有：二极管环形检波电路、精常用的包络检波电路有：二极管环形检波电路、精密整流

25、电路密整流电路+滤波电路等。滤波电路等。第第4章章 信号调理装置信号调理装置 相敏检波相敏检波 二极管环型相敏检波电路二极管环型相敏检波电路 的幅值应远大的幅值应远大于于 的幅值，的幅值，各二极管的导通与各二极管的导通与截止主要取决截止主要取决于于 。 的频的频率可以是率可以是 频率频率的的1倍或倍或2倍。倍。)(txm)(txm)(txr)(txm)(txr第第4章章 信号调理装置信号调理装置单边调制信号的相敏检波单边调制信号的相敏检波 第第4章章 信号调理装置信号调理装置双边调制信号的相敏检波双边调制信号的相敏检波 第第4章章 信号调理装置信号调理装置4. 调幅的应用调幅的应用 动态电阻应

26、变仪动态电阻应变仪 第第4章章 信号调理装置信号调理装置差动变压器式电感测微仪差动变压器式电感测微仪 第第4章章 信号调理装置信号调理装置JDC智能化精密电容测微测振仪智能化精密电容测微测振仪 第第4章章 信号调理装置信号调理装置1. 调频原理调频原理 调频是将调制信号的变调频是将调制信号的变化转换成调频波频率的变化。化转换成调频波频率的变化。具体地讲，就是用调制信号具体地讲，就是用调制信号控制一振荡器，使振荡器的控制一振荡器，使振荡器的振荡频率随调制信号的变化振荡频率随调制信号的变化而变化。而变化。 调制信号为零时，振荡器输出的调频波的频率称为调制信号为零时，振荡器输出的调频波的频率称为中中

27、心频率心频率（即载波频率（即载波频率f0）。）。 调制信号为调制信号为“+”时，时，ff0； 调制信号为调制信号为“-”时，时，ff0。4.3.3 调频及其解调（鉴频）调频及其解调（鉴频）0f0ff 0ff 第第4章章 信号调理装置信号调理装置2. 调频装置（调频器）调频装置（调频器） 直接调频电路直接调频电路 )(2100CCLf 设设)(1)(21000tKxfCCCff 则则传感器电容传感器电容调谐振荡器调谐振荡器CCCT 0CL)(210CCCLf 谐振频率谐振频率第第4章章 信号调理装置信号调理装置 压控振荡器（压控振荡器（VCO） 单片压控振荡器芯片：单片压控振荡器芯片：MAX26

28、22MAX2624等等 第第4章章 信号调理装置信号调理装置3. 调频的解调（鉴频调频的解调（鉴频 ） 实现鉴频的装置称为鉴频器。实现鉴频的装置称为鉴频器。 谐振式振幅鉴频器谐振式振幅鉴频器 第第4章章 信号调理装置信号调理装置谐振式振幅鉴频器的谐振特性谐振式振幅鉴频器的谐振特性 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 滤波器的作用是使信号中某些特定的频率成分通过，滤波器的作用是使信号中某些特定的频率成分通过，极大地衰减其他频率成分。极大地衰减其他频率成分。 滤波器在抑制噪声干挠、平滑信号、分离信号中不滤波器在抑制噪声干挠、平滑信号、分离信号中不同频率成分中起着重要作用，它是信号转换和数据处理同

29、频率成分中起着重要作用，它是信号转换和数据处理不可缺少的有力工具。不可缺少的有力工具。4.4 滤波器滤波器Filter第第4章章 信号调理装置信号调理装置4.4.1 滤波器的基本知识滤波器的基本知识1. 滤波器的分类滤波器的分类 低通滤波器低通滤波器 高通滤波器高通滤波器 带通滤波器带通滤波器 带阻滤波器带阻滤波器 按选频范围分按选频范围分 电子滤波器电子滤波器 机械滤波器机械滤波器 光学滤波器光学滤波器 按工作原理分按工作原理分第第4章章 信号调理装置信号调理装置四类滤波器的幅频特性四类滤波器的幅频特性下截止频率下截止频率1cf上截止频率上截止频率2cf第第4章章 信号调理装置信号调理装置2

30、. 理想滤波器理想滤波器 理想滤波器在其理想滤波器在其通频带内应满足不失通频带内应满足不失真测试条件，即幅频真测试条件，即幅频特性为常数，相频特特性为常数，相频特性与频率保持线性关性与频率保持线性关系，阻带内的幅频特系，阻带内的幅频特性应等于零。其频率性应等于零。其频率响应函数应为响应函数应为 0)(020ftjeAfH（通带内，（通带内， 为常数）为常数）00tA、（阻带内）（阻带内）第第4章章 信号调理装置信号调理装置 理想滤波器是非因果系统，在物理上是不可能实现的。理想滤波器是非因果系统，在物理上是不可能实现的。 .constBTe 理想滤波器的建立时间理想滤波器的建立时间 与滤波器的带

31、宽与滤波器的带宽B成反比，成反比，它们的乘积为常数。即它们的乘积为常数。即 eT建立时间建立时间 建立时间反映了滤建立时间反映了滤波器对输入的响应速度波器对输入的响应速度（滤波时间）；带宽反（滤波时间）；带宽反映了滤波器的频率分辨映了滤波器的频率分辨力。力。 二者相矛盾二者相矛盾第第4章章 信号调理装置信号调理装置3. 实际滤波器的特征参数实际滤波器的特征参数 实际带通滤波器的幅频特性曲线实际带通滤波器的幅频特性曲线 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 中心频率中心频率 210ccfff 带宽带宽 12ccffB 幅频特性平均值幅频特性平均值 0A 纹波幅度纹波幅度 d 截止频率截止频率 2

32、1ccff 、 品质因数品质因数 BfQ/0 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 频率选择性频率选择性 滤波器因数滤波器因数3dB60dB BB 倍频程选择性倍频程选择性 )()2(lg2022ccfAfAW )()2/(lg2011ccfAfAW 或或 第第4章章 信号调理装置信号调理装置4.4.2 无源无源RC滤波器滤波器11)( ssH 传递函数传递函数 )2/(12 cf上截止频率上截止频率 时间常数时间常数 RC 过渡带：过渡带： -20dB/十倍频程十倍频程 -20dB/dec 幅频特性幅频特性 2)2(11)( ffA 1. 一阶无源一阶无源RC低通滤波器低通滤波器 第第4章章

33、 信号调理装置信号调理装置2. 一阶无源一阶无源RC高通滤波器高通滤波器 传递函数传递函数 1)( sssH 过渡带：过渡带： -20dB/十倍频程十倍频程 -20dB/dec 幅频特性幅频特性 2)2(12)( fffA 下截止频率下截止频率 )2/(11 cf时间常数时间常数 RC 第第4章章 信号调理装置信号调理装置3. 二阶无源二阶无源RC带通滤波器带通滤波器 传递函数传递函数 1)()()()(3212211 ssssEsEsHio 截止频率截止频率 )2/(111 cf)2/(122 cf过渡带：过渡带： -40dB/十倍频程十倍频程 -40dB/dec 时间常数时间常数 111C

34、R 222CR 213CR （交叉时间常数）（交叉时间常数） 第第4章章 信号调理装置信号调理装置1. 一阶有源一阶有源RC滤波器滤波器 传递函数传递函数 RCsKsH 1)(截止频率截止频率 RCfc 212 通带增益通带增益 11RRKf 一阶有源一阶有源RC低通滤波器（同相输入）低通滤波器（同相输入） 优点：优点： 有增益（放大）有增益（放大） 隔离作用（减小负载效应）隔离作用（减小负载效应） 4.4.3 有源有源RC滤波器滤波器第第4章章 信号调理装置信号调理装置传递函数传递函数 CsRKsHf 1)(截止频率截止频率 CRffc 212 通带增益通带增益 1RRKf 一阶有源一阶有源

35、RC低通滤波器（反相输入）低通滤波器（反相输入） 第第4章章 信号调理装置信号调理装置2. 二阶有源二阶有源RC滤波器滤波器 无限增益多路负反馈型无限增益多路负反馈型 无限增益多路负反馈型二阶有源无限增益多路负反馈型二阶有源RC滤波器的基本结构滤波器的基本结构 324532121)()(YYYYYYYYYsH 第第4章章 信号调理装置信号调理装置13RRK 21321CCRRn 3211111121RRRCn 无限增益多路负反馈型二阶有源无限增益多路负反馈型二阶有源RC低通滤波器低通滤波器 第第4章章 信号调理装置信号调理装置无限增益多路负反馈型二阶有源无限增益多路负反馈型二阶有源RC高通滤波

36、器高通滤波器 31CCK 32211CCRRn 32232121CCRCCCn 第第4章章 信号调理装置信号调理装置无限增益多路负反馈型二阶有源无限增益多路负反馈型二阶有源RC带通滤波器带通滤波器 )(21113CCRCRK 2132121CCRRRRRn 121311 CCRQn 第第4章章 信号调理装置信号调理装置注意：注意： 使用无限增益多路负反馈型电路不能构成使用无限增益多路负反馈型电路不能构成带阻滤波器！带阻滤波器！ 第第4章章 信号调理装置信号调理装置 压控电压源型压控电压源型 24315432121)1()()(YYYKYYYYYYYYKsHff 压控电压源型二阶有源压控电压源型二阶有源RC滤波器的基本结构滤波器的基本结构 RRKf01 第第4章章 信号调理装置信号调理装置RRKKf01 21211CCRRn 22211