《滤波器振荡器》PPT课件.ppt

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1、7.3有源滤波电路一般情况滤波电路均处于主系统的前级，用它来作信号处理、抑制干扰等。按所处理的信号是连续变化还是离散的，可分为模拟滤波电路和数字滤波电路。由有源器件和RC滤波网络组成的有源滤波电路。与无源滤波器相比较，有源滤波器有许多优点。①它不使用电感元件，故体积小，质量小，也不必磁屏蔽。②有源滤波电路中的集成运放可加电压串联深度负反馈，电路的输入阻抗高，输出阻抗低，输入与输出之间具有良好的隔离。除了滤波作用外，还可以放大信号，而且，调节电压放大倍数不影响滤波特性。有源滤波电路的缺点主要是，因为通用

2、型集成运放的带宽较窄，故有源滤波电路不宜用于高频范围，一般使用频率在几十千赫兹以下，也不适合在高压或大电流条件下应用。一、滤波电路的基本概念滤波器是一种选频电路。它能使指定频率范围内的信号顺利通过；而对其他频率的信号加以抑制，使其衰减很大。滤波电路通常根据信号通过的频带来命名。低通滤波电路(LPF)——允许低频信号通过，将高频信号衰减；高通滤波电路(HPF)——允许高频信号通过，将低频信号衰减；带通滤波电路(BPF)——允许某一频段内的信号通过，将此频段之外的信号衰减；带阻滤波电路(BEF)——阻止某

3、一频段内的信号通过，而允许此频段之外的信号通过；全通滤波电路(APF)——没有阻带，信号全通，但相位变化。它们的理想幅频特性如图7-43所示。图7-43五种滤波电路的理想幅频特性(a)LPF;(b)HPF;(c)BPF;(d)BEF;(e)APF对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。图7-44低通滤波电路的幅频特性以低通滤波电路为例，滤波电路的输出电压与输入电压之比称为电压传递系数，即图中，Aup是通带电压放大倍数

4、。对于低通滤波电路而言，即为f=0时输出电压与输入电压之比。当下降到

5、Aup

6、的≈0.707(即下降3dB)时，对应的频率fp称为通带截止频率。二、高通滤波电路HPF与低通滤波电路LPF的对偶关系RC低通和高通滤波电路示于图7-45。图7-45RC无源滤波电路及其幅频特性(a)LPF(b)HPF图7-45(a)中LPF的传递函数为图7-45(b)中HPF的传递函数为以上两式中,称为RC电路的特征频率。通带截止频率基于上述分析，可总结出HPF与LPF的对偶关系1.幅频特性对偶性如果图7-45中HPF与L

7、PF的R、C参数相同，则通带截止频率fp相同，那么，HPF与LPF的幅频特性以垂直线f=fp为对称，两者随频率的变化是相反的，即在fp附近，HPF的

8、u

9、随频率升高而增大，LPF的

10、u

11、随频率升高而减小。2.传递函数的对偶性如果将LPF传递函数中的s换成并对其系数作一些调整，则变成了相应的HPF的传递函数。3.电路结构上的对偶性将LPF电路中起滤波作用的C换成R，R换成C，即R与C互换位置，就转换成了相应的HPF，其示意图如图7-46所示。图7-46HPF与LPF的结构对偶关系三、低通有源滤波电路(L

12、PF)(一)一阶RC有源低通滤波电路一阶有源LPF电路如图7-47所示。图7-47一阶LPF电路1.通带电压放大倍数LPF的通带电压放大倍数Aup是指f=0时输出电压Uo与输入电压Ui之比。对于直流信号而言，图7-47电路中的电容视为开路。因此，Aup就是同相比例电路的电压放大倍数Auf，即它的主要性能分析如下。2.电压传递函数(7-53)(7-54)3.幅频特性及通带截止频率将式(7-54)中的s换成jω，并令ω0=2πf0=(f0与元件参数有关，称为特征频率)，可得(7-55)第八章信号发生电路信

13、号发生电路又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频(高频)发射，这里的射频波就是载波，把音频(低频)、视频信号或脉冲信号运载出去，就需要能够产生高频信号的振荡器。在工业、农业、生物医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声波焊接、超声诊断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。振荡电路按波形分为正弦波和非正弦波振荡器两大类。非正弦信号(方波、矩形波、三角波、锯齿波等)发生器在测量设备、数字系统及自动控制系统中有着广泛应用

14、。本章首先讨论正弦波振荡的条件、组成及分析方法，具体分析了常用的RC和LC正弦波振荡器；简单介绍了石英晶体振荡器的工作原理和特点。之后，又介绍了常见的方波、矩形波、三角波和锯齿波非正弦振荡器。8.1概述一、产生正弦波振荡的条件一般采用正反馈方法产生正弦波振荡，其方框图如图8-1所示。它由一个放大器(电压增益为)和一个反馈网络(反馈系数为)接在一起构成。如果开关K先接在1端，将正弦波电压输入到放大电路后，则输出正弦波电压。再立即将开关K接到2端，使输入信号