模拟信号处理

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1、第三章、模拟信号处理本章学习内容与要求：1.运放及运算电路2.滤波器及参数体系3.调制与解调（调幅）1信号放大电路一、何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？1、在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电压、电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路，亦称仪用放大电路。2、对其基本要求：①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配；②一定的放大倍数和稳定的增益；③低噪声；④低的输入失调电压和输入失调电流以及低的漂移；⑤足够的带宽和转换速率；⑥高共模输入范围和高共模抑制比；⑦可调的闭环增益；⑧线性好、精度高；⑨成本低。3、几个重要术语开环增益K闭环增益Kf差模增益Kd共模增益Kc输入失调电压u0s输

2、入失调电流I0s零点漂移共模抑制比CMRR=差模增益Kd/共模增益Kc二、典型放大器的设计1、反相放大器Kf=uo/ui=–R2/R1R3=R1//R2uoR3uiR1R2∞-++N1反馈电阻R2值不能太大，否则会产生较大的噪声及漂移，一般为几十千欧至几百千欧。R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。2、同相放大器Kf=uo/ui=1+R2/R1R3=R1//R2Zi=Kzin/(1+R2/R1)+R3→∞同相放大器具有输入阻抗非常高，输出阻抗很低的特点.广泛用于前置放大级uoR3uiR1R2∞-++N13、交流放大器（a）、交流反相放大电路Kf=–R2/R1R3=R2C1：隔直电容C3：

3、旁路电容，防止振荡C3R3>C1R1uoR3uiR1R2∞-++N1C1C3（b）同相交流放大电路C1：隔直电容R3：C1的放电回路R3必须有zi=R3使同相放大器失去高输入阻抗的特点uoR3uiR1R2∞-++N1C14、(交流)电压跟随电路同相放大电路的特例为减小失调电流，R3=R2uoR3uiR2∞-++N1C15、自举式高输入阻抗放大电路a)同相交流放大电路uoR1R2C2C1R3∞-++uib)交流电压跟随电路uouiR1R2C2C1R3∞-++6、电荷放大器5.2信号放大电路F+2信号运算电路一、加法运算电路二、减法运算电路1、利用加法运算电路实现减法运算2、用单一运算放大

4、器实现减法运算三、积分运算电路1、RC积分器(原理)公式4.32——4.352、积分运算电路b)UUUURRCoNPiPNc)UUURSRSRCo111222fNUIcUIiRCoia)N∞四、微分运算电路1、RC微分器(原理)公式4.36——4.392、微分运算电路c)高输入阻抗微分电路UURRCCoiNb)实用微分电路URRCC1i1NoUa)基本微分电路UURCoiN∞3信号的滤波与滤波器滤波器是一种选频装置，可以使信号中特定频率成分通过，而极大地衰减其他频率成分．一、滤波器分类（根据选频作用分）低通高通带通带阻三滤波器的串/并联低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种最基本的形式，

5、其它的滤波器都可以分解为这两种类型的滤波器。三理想滤波器理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。fcH(f)fQ(f)理想滤波器的物理不可实现理想滤波器在时域内的脉冲响应函数h（t）为sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右无限延伸。给理想滤波器一个脉冲激励，在t=0时刻单位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。故物理不可实现。fcH(f)四、实际滤波器理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特性中通带和阻带间没有严格界限,存在过渡带。0fA0ffc1fc2A00.707A01)截止频率fc：0.707A0所对应的频率．d2)纹波幅度d：

6、绕幅频特性均值A0波动值3)带宽B和品质因数Q：下两截频间的频率范围称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数。BQ=W0/B4)倍频程选择性W指在上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。倍频程衰减量以dB/oct表示（Octave，倍频程）。衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性越好。五、恒带宽、恒带宽比滤波器实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实际滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以分为两种。2)恒带宽比带通滤波器1)恒带宽带通滤波器1/3倍频程滤波器六、RC无源滤波器在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领域中信号频率相对来说不高。而RC

7、滤波器电路简单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标准阻容元件。1)一阶RC低通滤波器2)一阶RC高通滤波器3)RC带通滤波器可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联七、滤波器的应用超门限报警案例：旅游索道钢缆检测由案例提炼的典型实验：钢管无损探伤滤除信号中的零漂和低频晃动，便于门限报警案例：机床轴心轨迹的滤波处理案例：机床轴心轨迹的滤波处理滤除信号中的高频噪声，以便于观察轴心运动规律动手做：调节计算机mp3播放器等软件中的声音均衡器，试验其对