带通滤波器

9信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的基本概念与分类9.2一阶有源滤波电路9.3高阶有源滤波电路*9.4开关电容滤波器9.5正弦波振荡电路的振荡条件9.6RC正弦波振荡电路9.7LC正弦波振荡电路9.8非正弦信号产生电路补充：电子信息系统框图电子信息系统信号的提取信号的预处理信号的加工信号的驱动与执行A/D转换计算机或其它数字系统D/A转换信号的提取信号的预处理信号的加工信号的驱动与执行A/D转换计算机或其它数字系统D/A转换传感器接收器隔离、滤波、放大运算、转换、比较功放执行机构第七章第九章第八章信号的产生A/D转换电子信息系统的供电电源第十章复习1.滤波电路的功能使指定频段的信号顺利通过，其它频率的信号被衰减。2.滤波电路的种类低通滤波器（LPF）通带放大倍数通带截止频率下降速率理想幅频特性无过渡带用幅频特性描述滤波特性，要研究、(fP、下降速率)。puAuA复习高通滤波器（HPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF））全通滤波器（APF））3、理想滤波器的幅频特性阻容耦合通信电路抗已知频率的干扰f-φ转换补充：运算电路与有源滤波器的比较•相同之处–电路中均引入深度负反馈，因而集成运放均工作在线性区。–均具有“虚短”和“虚断”的特点，均可用节点电流法求解电路。•不同之处–运算电路研究的是时域问题，有源滤波电路研究的是频域问题；测试时，前者是在输入信号频率不变或直流信号下测量输出电压与输入电压有效值或幅值的关系，后者是在输入电压幅值不变的情况下测量输出电压幅值与输入电压频率的关系。–运算电路用运算关系式描述输出电压与输入电压的关系，有源滤波器用电压放大倍数的幅频特性描述滤波特性。补充：无源滤波器无源滤波器（即仅由R、L、C等元件组成而无放大器的滤波器）补充：理想滤波器理想滤波器的传递函数：n的阶次即滤波器的阶次，阶次越高，越逼近理想。分子分母都可以分解为若干个二次多项式（和一个一次多项式，n为奇数）之积的形式。所以，只要会设计一阶、二阶滤波器，串联起来就是多阶滤波器。补充：二阶滤波器的通式其中Q为品质因数；α=1/Q称为阻尼系数；ωn为特征角频率，对于带通和带阻滤波器是中心频率；Avp是通带增益。•对于实际频率来说S=jω。•对于低通、高通，其通式很容易理解。•对于带通和带阻：Q=ω0/Bf0f0补充：按滤波器性能分类按滤波性能分类，滤波器又可分为：补充：按滤波器性能分类补充：按滤波器性能分类补充：关于Q与通频带宽度的关系f0补充：关于Q与通频带宽度的关系2222()()()2222nnnnnnnnnnononnonoooff在通带内，与相比，很小，所以，，补充：关于Q与通频带宽度的关系22220.7220.70.70.7()21()1()()221()21,2VPVPnonLHVPVPoooAAKjfQQfffAAKjfQfffQffQ在截止频率与点，补充•在实际应用中滤波器的问题分为“分析”与“设计”•分析时，根据电路求出传递函数，归纳为“通式”的形式。与标准“通式”对比，便可知是哪种滤波器（低通？…?)；通带增益是多少；特征频率是多少；是哪种性能（巴特沃思？…?)•设计时，先选中滤波器电路形式（无限增益多路反馈型？…?)，再选电容器参数，然后根据题目要求的参数，依其公式便可设计出其它电路参数。例题分析例题分析滤波器设计：1、电容的选取2、由取R3=R4=R则可由设计要求的fn选取C，并求得R；再由设计要求的Avp求得R1；由设计要求的Q求得R2。由上面的公式可以看出，调整C，可以单独调整fn，对Avp和Q无引响；调整R1可以单独调整Avp；调整R2可以单独调整Q。这是该类滤波器的优点。fc(Hz)1~1010~102102~103103~104104~105105~106C20~1μF1~0.1μF0.1~0.01μF104~103pF103~102pF102~10pF作业证明如图所示电路为带通滤波器。设计这个滤波器，使其中心频率为1KHz，通频带宽度为100Hz，通带内放大倍数为10。要求计算出各个电阻与电容参数。图中运放选用μA741是否可行?为什么?9信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的基本概念与分类9.2一阶有源滤波电路9.3高阶有源滤波电路*9.4开关电容滤波器9.5正弦波振荡电路的振荡条件9.6RC正弦波振荡电路9.7LC正弦波振荡电路9.8非正弦信号产生电路9.5正弦波振荡电路的振荡条件正反馈放大电路框图（注意与负反馈方框图的差别）1.振荡条件fiaXXX若环路增益1FA则，faXX去掉，iXoX仍有稳定的输出。又fafaAFFAFA所以振荡条件为1)()(FA振幅平衡条件π2)()(fan相位平衡条件XoXaXf+放大电路A反馈网络F起振条件2.起振和稳幅#振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，起振的信号源来自何处？电路器件内部噪声以及电源接通扰动1)()(FAπ2)()(fan当输出信号幅值增加到一定程度时，就要限制它继续增加，否则波形将出现失真。噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放大，成为振荡电路的输出信号。稳幅的作用就是，当输出信号幅值增加到一定程度时，使振幅平衡条件从回到1AF。1AF9.5正弦波振荡电路的振荡条件9.5正弦波振荡电路的振荡条件π2)()(fanXoXaXf+放大电路A反馈网络F放大电路（包括负反馈放大电路）3.振荡电路基本组成部分反馈网络（构成正反馈的）选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈网络合二为一。）稳幅环节9.5正弦波振荡电路的振荡条件9.6RC正弦波振荡电路1.电路组成2.RC串并联选频网络的选频特性3.振荡电路工作原理4.稳幅措施5.移相式正弦波振荡电路1.电路组成反馈网络兼做选频网络RC桥式振荡电路－＋OVRCRf＋Z1Z2CRR1VAAVF放大电路选频网络fiVV=－2.RC串并联选频网络的选频特性反馈系数)()()(ofsVsVsFV幅频响应又212ZZZ2)(31sCRsCRsCRjs且令RC10则)(j3100VF2002)(31VF相频响应3)(arctg00f2.RC串并联选频网络的选频特性当2002)(31VF幅频响应有最大值3)(arctg00fRCffRCπ21100或31maxVF相频响应0fFV0.40.30.20.100.1110/0(a)13f0.1110/0(b)9060300－30－60－903.振荡电路工作原理－＋OVRCRf＋Z1Z2CRR1VAAVF放大电路选频网络fiVV=－此时若放大电路的电压增益为断开环路某一点，用瞬时极性法判断可知，电路满足相位平衡条件：则振荡电路满足振幅平衡条件0f当RC10时，π2fan(+)Av311fRRAV1313VVFA电路可以输出频率为的正弦波RCfπ210RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于1MHz的正弦波4.稳幅措施4.稳幅措施－＋OVRCRf＋Z1Z2CRR1VAAVF放大电路选频网络fiVV=－采用非线性元件热敏元件热敏电阻起振时，311fRRAV即1VVFA热敏电阻的作用oVoI功耗fR温度fR阻值fR3VA1VVFA稳幅VA4.稳幅措施采用非线性元件场效应管（JFET）31DS3p3RRRAV稳幅原理oV)(GS负值VDSR1VVFA稳幅VA34CRD、、整流滤波T为压控电阻vDSiDvGS=0V-1V-2V-3V＋－ARp127k2.4kR1vOC11C12C130.3F0.003F0.003FC21C22C232.4kR2Rp227kR31k0.3F0.03F0.003F2.4kRP4TCS146Rp36.8kR510kC3R41k10F＋D2CP11稳幅环节3VA可变电阻区，斜率随vGS不同而变化4.稳幅措施采用非线性元件二极管稳幅原理oV3VA1VVFA稳幅VA31132RRRAV起振时联支路的等效电阻并和、是其中2133DDRR3R稳幅环节讨论1)是否可用共射放大电路？2)是否可用共集放大电路？3)是否可用共基放大电路？4)是否可用两级共射放大电路？应为RC串并联网路配一个电压放大倍数略大于3、输入电阻趋于无穷大、输出电阻趋于0的放大电路。不符合相位条件不符合幅值条件输入电阻小、输出电阻大，影响f0可引入电压串联负反馈，使电压放大倍数大于3，且Ri大、Ro小，对f0影响小