信号检测与处理电路市公开课一等奖省赛课获奖课件

信号检测与处理电路第8章8.1有源滤波电路8.2电压比较器信号检测与处理电路第1页8.1有源滤波电路8.1.2有源高通滤波电路8.1.3有源带通滤波电路8.1.1有源低通滤波电路信号检测与处理电路第2页滤波电路—

有用频率信号经过，无用频率信号被抑制电路。分类：按处理方法分硬件滤波软件滤波按所处理信号分模拟滤波器数字滤波器按组成器件分无源滤波器有源滤波器引言信号检测与处理电路第3页按频率特征分低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器理想滤波器频率特征f·f·f·f·通通通

阻

通阻通阻阻阻低通高通带通带阻按传递函数分一阶滤波器二阶滤波器N阶滤波器:信号检测与处理电路第4页滤波电路主要参数1.通带电压放大倍数2.通带截止频率3.特征频率4.通带（阻带）宽度5.等效品质因数Q信号检测与处理电路第5页8.1.1有源低通滤波电路(LPF—LowPassFilter)—通带放大倍数···一、一阶LPFRf8CR1R··其中，

Auf=1+Rf/R1fH=1/2RC—上限截止频率··fH归一化幅频特征f·0-3-20dB/十倍频信号检测与处理电路第6页二、二阶LPF1.简单二阶LPF8CR1RCRRf···通带增益：Auf=1+Rf/R1问题：在f=fH附近，输出幅度衰减大。–40dB/十倍频-40f/fH0-10-2010-301·改进思绪：在提升fH附近输出幅度。信号检测与处理电路第7页2.实用二阶LPF8CR1RfRCR··Q=1

/

(3-Auf)Q—等效品质因数-40f/fn0-3-10-2010-30Q=0.707Q=1Q=2Q=51····正反馈提升了f

n附近Au。Good!Auf=3时Q电路产生自激振荡·–40dB/十倍频特征频率：当Q=0.707时，fn=fH信号检测与处理电路第8页例8.1.1已知R

=

160k，C=0.01F，R1

=

170k，Rf=

100k，求该滤波器截止频率、通带增益及Q值。8CR1RfRCR··[解]:特征频率信号检测与处理电路第9页Q=1/(3-Auf)=1/(3

-1.588)=0.708Q=0.707时，fn=fH上限截止频率：fH=99.5Hz信号检测与处理电路第10页8.1.2有源高通滤波电路(HPF—High

Pass

Filter)8CR1RfRCR··通带增益：Auf=1+Rf/

R1Q=1/(3-Auf)f/fn0-3-10-2010-30-40Q=0.707Q=1Q=2Q=51·Auf=3时，Q，电路产生自激振荡二阶低通、高通，为预防自激，应使Auf<3。信号检测与处理电路第11页8.1.3有源带通滤波电路(BPF—BandPassFilter)组成思绪：ffHffLffLfH·f0fH>fL·8CR1RfRC1R3R2·LPFBPF要求

R3C1>RC中心频率：等效品质原因：Q=1/(3-Auf)通频带：BW=f0/Q最大电压增益：Au0

=Auf/(3-Auf)=2R=C=R信号检测与处理电路第12页8CR1RfRC1R3R2··例8.1.2已知R

=

7.96k，C=0.01F，

R3

=

15.92k，R1=

24.3k，Rf=

46.2k求该电路中心频率、带宽BW及通带最大增益Au0。信号检测与处理电路第13页[解]Q=1/(3-Auf)=1/(3

-2.9)=10BW=f0/Q=2000/10=200(Hz)Au0

=Auf/(3-Auf)=2.9/(3-2.9)

=29信号检测与处理电路第14页8.2电压比较器8.2.1单限电压比较器8.2.3迟滞比较器8.2.2窗口比较器信号检测与处理电路第15页电压比较器(Comparer)功效：类型基本比较器简单比较器(单门限)窗口比较器(双门限)迟滞比较器(施密特触发器)比较电压信号(被测试信号与标准信号)大小8.2.1单限电压比较器1.过零电压比较器（1）电路组成8uIuO信号检测与处理电路第16页OuIuOuI

<0uI

>0UOmax-UOmaxUOHUOL（2）工作原理（3）转换条件（4）阈值（门限电压）（5）电压传输特征（6）输入端保护电路

和输出端限幅电路信号检测与处理电路第17页信号检测与处理电路第18页2.同相输入单门限比较器8uIUREFUZ（1）计算阈值（2）画出电压传输特征OuIuOUZUREFuI

<UREF-UZuI

>UREF门限电压UT信号检测与处理电路第19页特点:1)工作在非线性区2)不存在虚短

(除了uI=UREF时)

3)存在虚断门限电压UT=UREF举例:信号检测与处理电路第20页电路组成计算阈值画电压传输特征信号检测与处理电路第21页应用举例信号检测与处理电路第22页8.2.2窗口比较器uO88U1U2uIV1V2uO1uO2信号检测与处理电路第23页设U1>U2，比较器采取单电源uIuO1uO2V1V2uO<U2

>U1U2<uI<U1UOmax截止导通UZ0UOmax0导通截止UZ00截止截止0UZOuIuOU1U2信号检测与处理电路第24页—三极管

值分选电路885V2.5VV1V2V+15V10k20k20k430k1M5k1.5k3CG50100，LED不亮。分析电路是否满足要求：<50或>100，LED亮，信号检测与处理电路第25页[解]IB=(15-0.7)/1430=0.01mA当<50

时，IC<

0.5mA，UC<2.5V,V2导通，LED亮当>100

时，IC>

1mA，UC>5VV1导通，LED亮当50

100时，2.5VUC

<5V，LED不亮信号检测与处理电路第26页1)电路和门限电压8.2.3迟滞比较器1.反相型迟滞比较器uIRR18UREFR2R3UZPuO正反馈当uI>uP时，uO=-UZ当uI<uP时，uO=+UZ当uI=uP时，状态翻转信号检测与处理电路第27页例：R1=30k，R2=15k,

UZ=6V,UREF=0,求UT。uIRR18UREFR2R3UZPuO信号检测与处理电路第28页2)传输特征(a)当UREF=0时电压传输特征信号检测与处理电路第29页特点：(b)当UREF不为0时传输特征RR18uIUREFR2R3UZPuOOuIuOUT+UT-UZ-UZ当uI逐步增大时

只要uI<UT+，则uO=UZ一旦uI>UT+，则uO=-UZ当uI逐步减小时只要uI>UT-，则uO=-UZ一旦uI<UT-，则uO=UZ上门限下门限U=UT+

-UT-U回差电压uI上升时与上门限比,uI下降时与下门限比。信号检测与处理电路第30页【例8-6】：设电路参数如图8-47(a)所表示，信号检测与处理电路第31页【例8-7】信号检测与处理电路第32页信号检测与处理电路第33页2.同相型迟滞比较器R1R8uIUREFR2R3UZNPuO状态翻转时，uP=uN=UREF若UREF=0信号检测与处理电路第34页传输特征OuIuOUT+U