第9章信号处理及信号产生电路.ppt
《第9章信号处理及信号产生电路.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《第9章信号处理及信号产生电路.ppt(72页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、第9章 信号处理及信号产生电路,1 滤波电路的基本概念及分类,2 一阶有源滤波电路,3 高阶有源滤波电路,7 LC正弦波振荡电路,8 石英晶体振荡电路,4 正弦波振荡电路的振荡条件,5 RC正弦波振荡电路,6 调谐放大器,1 滤波电路的基本概念及分类,1. 基本概念,滤波器:是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。,滤波电路传递函数定义,时,有,其中, 模,幅频响应, 相位角,相频响应,时延响应为,2. 分类按幅频特性分,低通(LPF)用于工作信号为低频(或直流),并且需要削弱高次谐波或频率较高的干扰和噪声等场合整流后滤波。,高通(HPF)用于信号处于高频,并且需要削
2、弱低频的场合阻容放大器的耦合。,带通(BPF)用于突出有用频段的信号,削弱其它频段的信号或干扰和噪声载波通信。,带阻(BEF)用于抑制干扰。,全通(APF),3、无源滤波电路和有源滤波电路 无源滤波电路:由无源元件R、L、C组成的滤波电路。 有源滤波电路:由晶体管和R、C网络组成的滤波电路。,4、由集成运放(工作在线性区)和RC网络组成的有源滤波电路的优点: (1)体积小,重量轻,不需要加磁屏蔽。 (2)电路中的集成运放可以加串联负反馈,使ri高,ro低。 (3)除起有源滤波作用外,还可以放大,而且放大倍数容易调节。,5、举例:有一个较低频率的信号,其中包含一些较高频率成分的干扰。,1、RC低
3、通滤波器,缺点(1)放大倍数低,最大为1; (2)带负载的能力差; 例如R=27k,RL=3k,对于低频而言,uo只有ui的十分之一,而当RL断开时,uo=ui。,为了提高带负载的能力,可以加电压跟随器,以提高带负载的能力。,2 一阶有源低通滤波电路,传递函数中出现 的一次项,故称为一阶滤波器。,-20dB/十倍频程,2、一阶有源低通滤波器,4、幅频特性为,3、传递函数,电路特点:有放大作用;带负载能力强。,-20dB/十倍频程,-20dB/十倍频程,5、一阶无源和有源低通滤波器的比较,-20dB/十倍频程,一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带截止频率相同;但通带电压放大倍数得到提高。,缺
4、点:一阶低通有源滤波器在 w w 0 时,滤波特性不理想。对数幅频特性下降速度为 -20 dB / 十倍频。,解决办法:采用高阶低通有源滤波器。,-20dB/十倍频程,3、高阶有源滤波器,常见高阶低通有源滤波器 : (1)巴特沃思滤波器(Butterworth) :通带内幅频曲线的幅度平坦,最平幅度逼近, 相移与频率的关系不是很线性的,但过渡带的衰减较慢,阶跃响应有过冲。 (2)切比雪夫滤波器(Chebyshev) :过渡带的衰减最快,但通带之间幅频曲线有波纹。 (3)贝塞尔滤波器(Bessel) :相移和频率之间有良好的线性关系,阶跃响应过冲小,但幅频曲线的下降陡度较差。,1、电路组成,为了
5、使uo在高频段以更快的速率下降,以改善滤波效果,再加一级RC低通滤波电路。,第一级电容C不接地,而改接到输出端。,改 画,这种接法相当于在二阶有源滤波电路种引入反馈,让uo在高频段迅速下降。,一、二阶有源低通滤波器,2、传递函数,对A点,对P点,解得:,称为通带增益,称为特征角频率,称为等效品质因数,一、二阶有源低通滤波器,传递函数中出现 的二次项,故称为二阶滤波器,电压增益与通带增益的比,幅频响应,相频响应,3、二阶有源滤波电路,-40dB/十倍频程,Q=10,与一阶有源滤波电路相比,uo在高频段下降迅速。,一、二阶有源低通滤波器,Q=0.707时:,Q=0.5时,Q=1时,Q=2时,Q=1
6、0时,3、二阶有源滤波电路,表明:当21,在w=w0处的电压增益将大于Au,幅频特性在 w=w0处将抬高。,当Au3时,有源滤波器自激。由于将C接到输出端,等于在高频端给LPF加了一点正反馈,所以在高频端的放大倍数有所抬高,甚至可能引起自激。,滤波电路才能稳定工作,一、二阶有源低通滤波器,幅频响应,相频响应,4、四阶和n有源滤波电路,uo1=ui2,四阶LPF,-3,一、二阶有源低通滤波器,二、二阶高通滤波器,解得:,将低通电路中的电容和电阻对换,便成为高通电路。,,,高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为“镜像”关系。,归一化的幅频响应,二、二阶高通滤波器,解得:,将低通电路中的电容和
7、电阻对换,便成为高通电路。,,,高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为“镜像”关系。,归一化的幅频响应,-40dB/十倍频程,Q=0.707,三、带通滤波器,可由低通和高通串联得到,必须满足,低通特征角频率,高通特征角频率,只允许某一段频带内的信号通过,将此频带以外的信号阻断。,1、基本形式,三、带通滤波器,一阶低通,一阶高通,2、一阶带通滤波器,高通,低通,三、带通滤波器,3、二阶带通滤波器,对A点,对同相端,解得:,通带增益,特征角频率 中心角频率,A,等效品质因数,三、带通滤波器,3、二阶带通滤波器,对A点,对同相端,解得:,Q=1,通带增益,特征角频率 中心角频率,等效品质因数,
8、四、带阻滤波器,可由低通和高通并联得到,必须满足,在规定的频带内,信号被阻断,在此频带以外的信号能顺利通过。,四、带阻滤波器,4 正弦波振荡电路的振荡条件,振荡器:不需要外加激励信号就能将直流信号转化为交流信号的电子设备。 分类: 正弦波振荡器;非正弦波振荡器,一、条件,自激振荡的条件:,而,即,(为保证起振,通常要求 ),幅度条件:,相位条件: (n=0,1,2,3,),此外:,二、组成 基本放大器; 反馈网络; 选频网络(为了获得单一频率); 稳幅环节(为了产生稳幅振荡);,若选频网络由RC元件构成RC正弦波振荡器; 若选频网络由LC元件构成LC正弦波振荡器;,电容电路:电流超前电压90o
9、,电感电路:电压超前电流90o,1、判断能否产生振荡 (1)检查电路是否具备振荡电路的组成部分; (2)检查放大电路的Q点是否能够保证放大器正常工作;,三、分析方法,(3)分析电路是否满足振荡条件。主要是分析相位条件,至于幅度条件一般容易满足。 瞬时极性法:断开反馈,在断开处给放大电路加 ff0的信号ui,且规定其极性,然后根据: ui的极性 uo的极性 uf的极性 若uf与ui极性相同,则电路可能产生自激振荡; 否则不能产生自激振荡。 2、求振荡频率和起振条件 振荡频率由相位条件决定; 起振条件由幅度条件求得;,1、如何起振?,uo 是振荡器的电压输出幅度,B是要求输出的幅度。起振时uo=0
10、,达到稳定振荡时uo=B。,放大电路中存在噪声即瞬态扰动,这些扰动可分解为各种频率的分量,其中也包括有fo分量。,选频网络:把fo分量选出,把其他频率的分量衰减掉。这时,只要:,|AF|1,且A+ B =2n,即可起振。,四、说明,2、如何稳幅?,起振后,输出将逐渐增大,若不采取稳幅,这时若|AF|仍大于1,则输出将会饱和失真。,达到需要的幅值后,将参数调整为AF=1,即可稳幅。,起振并能稳定振荡的条件:,5 RC正弦波振荡电路,一、RC移相式振荡器 1、电路组成,2、RC移相网络的特性,相位图(电容两端的电压落后电流90o),uo与ui间的相位差,为了得到一定的输出电压幅度,每一小节的相移只
11、能小于或等于60o,为了得到180o的相移,至少应选用三节RC移相网络。,结论: uo超前ui一定的角度 相位超前移相网络。 与RC的大小有关,最大为90o,但 为90o时, uo的幅度便为0。,一、RC移相式振荡器 1、电路组成,2、RC移相网络的特性,一、RC移相式振荡器 3、振荡频率和起振条件,其中Ri= Rb/ hie hie 令为 R/n,按电路定理列方程组,解得:,一、RC移相式振荡器 3、振荡频率和起振条件,得,为保证相位条件,虚部必须为零,即,此时,为保证幅度条件,必须有,即29+,其中Ri= Rb/ hie hie 令为 R/n,一、RC移相式振荡器 3、振荡频率和起振条件,
12、得,为保证相位条件,虚部必须为零,即,此时,为保证幅度条件,必须有,即29+,当hie1时:,起振条件 30,振荡频率,4、结论 (1)RC振荡器的振荡频率不是很高,一般为几kHz以下; (2)适用于产生频率不高的场合;,二、相位落后的RC移相式振荡器,采用射极输出器提高负载电阻,振荡频率,起振条件,三、RC文氏桥式振荡器,1、基本电路,三、RC文氏桥式振荡器,2、选频电路,时,相移为0。,如果:R1=R2=R,C1=C2=C,则:,当,3、起振条件,所以,要满足相位条件,只有在 fo 处,因为:,三、RC文氏桥式振荡器,能自行启动的电路(1),起振时,RT略大于2R1,使|AF|1,以便起振
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 信号 处理 产生 电路
链接地址:https://www.31doc.com/p-3135581.html