集成运放在信号处理方面的应用

集成运放在信号处理方面的应用第

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章5.1.1基本概念5.1.2一阶低通滤波电路5.1有源滤波电路(ActiveFilters)5.1.3一阶高通滤波电路5.1.4带通、带阻滤波电路5.1.1基本概念滤波器—

有用频率信号通过，无用频率信号被抑制的电路。1.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构成器件分无源滤波器有源滤波器按频率特性分低通滤波器高通滤波器带通滤波器带阻滤波器按传递函数分一阶滤波器二阶滤波器:n

阶滤波器2.理想滤波器的频率特性：f·f·f·f·通带阻带通带通带

阻带

通带阻带

通带

阻带阻带AupAupAupAupfHfLf0

fHfLfHf0

fL低通高通带通带阻3.有源滤波器无源滤波器

—

由无源元件

R、L、C

构成的滤波电路。有源滤波器

—

由有源器件、集成运放+R、L、C

构成。优点：体积小、重量轻、能放大、带载能力强。缺点：受集成运放上限频率限制，一般使用频率在几kHz以下。高于几kHz采用LC滤波器，带通采用陶瓷、声表面波滤波器。5.1.2一阶低通滤波电路LPF(LowPassFilter)一、频率特性表达式uOR8CRuIu+uORf8CR1RuIu+电压跟随器同相放大器通带电压放大倍数RC网络..频率特性表达式·······特点：电压串联负反馈Ri109Ro0.18CR1RRuOuI反相放大器···其中，Aup

=

–

R

/R1—反相比例放大器的放大倍数所以：·fn=1/2RC—特征频率当f=fn时，·所以：

fn=

1/2RC=

fH

—低通截止频率二、对数幅频特性曲线··归一化幅频特性0.1110102

0f/fn·-3–20-20

dB/十倍频5.1.3一阶高通滤波电路HPF(High

Pass

Filter)一、频率特性表达式uORf8CR1RuIu+·······通带电压放大倍数：当f=fn时，·所以：

fn=

1/2RC=fL

—高通截止频率二、对数幅频特性曲线··归一化幅频特性0.1110102

0f/fn·-3–20-20

dB/十倍频一阶滤波器的问题：幅频特性在阻带区衰减不够快。改进思路：增加RC滤波的阶次。5.1.4带通、带阻滤波电路一、带通滤波电路BPF(BandPassFilter)构成思路：·ffHffLffLfHf0fH

>fL8CR1RfRCR3R2uOuILPFBPF=R二阶压控电压源BPF=2R8CR1RfRCR3R2uOuI=R=2R···中心频率：等效品质因素：Q=1/(3-Aup)通带电压放大倍数：Au0

=Aup/(3-Aup)0.1110102

0f/fn·Q=1Q=10-3BWQ越大，带宽越窄，通带选择性越好。二、带阻滤波电路BEF(BandEliminationFilter)

（陷波器）思路：低通高通uIuO·ffHffLffLfHfL>fH双T二阶压控电压源BEF·Q=1/2(2-Aup)[例5.1.1]为消除50Hz的交流干扰，要求

Q

=

10，选元件值。[解]取C=47000pF取R

=

68

kR

/

2用两只

68

k电阻并联2C

用两只

47000pF电容并联Q=1/2(2-Aup)=10

Aup=1.95Rf

//R1

=

R

+

R=

136

kR1

=

279