重庆工学院测控技术与仪器系：《测控电路及装置》第四章 信号分离电路（杨继森）

0院 测控电路及装置 第四章信号分离电路 壑 滤波器基知帜★ RC有鳔滤波电路★ 集成有源滤波器 眼踪濾波器 2021/2/24

测控电路及装置 2021/2/24 1 第四章 信号分离电路 内容： ➢滤波器基本知识★ ➢RC有源滤波电路★ ➢集成有源滤波器 ➢跟踪滤波器

0院 测控电路及装置 ◆目的: 学习和理解各种滤波器的原理与特性 能够完成有源滤浪器的设计 ◆难点 滤浪器的设计 2021/2/24

测控电路及装置 2021/2/24 2 ◆目的： • 学习和理解各种滤波器的原理与特性 • 能够完成有源滤波器的设计 ◆难点： 滤波器的设计

0院 测控电路及装置 仿真实验 Big Ele Edt View Place Smuate Transfer Tools Beports Options window Heb D副鹛舀QQ@的翻合乡巫W·圄 区郾 Sop BandGam Low End Pass Freq.5 gh End Pass Freq2 d Stop Band Gain/-25 Filter Load 50 Ohmcalculation fully Topology -Source Impedance C Butte C Chery C Acti C 10 tin efault Setting build Cireuit Close 2021/2/24

测控电路及装置 2021/2/24 3 仿真实验

0院 测控电路及装置 引言 16 粗糙度测量 2021/2/24

测控电路及装置 2021/2/24 4 a) b) c) ➢引言 粗糙度测量

0院 测控电路及装置 >滤浪器基本知 ●类型 ◆功能 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统,具有 滤除噪声和分离各种不同信号的功能。 ◆类型 模拟滤浪器和数字滤浪器 低通、高通、带通、带阻 Lc无源、RC无源、RC有源滤浪器 传递函数的微分方程阶数分:一阶、二阶、高阶 2021/2/24 5

测控电路及装置 2021/2/24 5 ◆功能： • 滤波器是具有频率选择作用的电路或运算处理系统，具有 滤除噪声和分离各种不同信号的功能。 ◆类型： • 模拟滤波器和数字滤波器 • 低通、高通、带通、带阻 • LC无源、RC无源、RC有源滤波器 • 传递函数的微分方程阶数分：一阶、二阶、高阶 ➢滤波器基本知识 ⚫类型

0院 测控电路及装置 A(o) △K △K::-: K K ,@c Or 000 a) A △K △K K K 0 000 o Opl @cl @rl Or2 @22@p2 0 各种滤浪器频率特性 2021/2/24 6

测控电路及装置 2021/2/24 6 r c) a) b) O A() O A() O A() r Kp Kp Kp Kp Kp Kp pc  p  c  r1 c1p1  p2 d) O A() Kp Kp p1    c1 r1 r2 c2  p2 c2 r2 各种滤波器频率特性

0院 测控电路及装置 滤浪器基本知识 ●传递函数与频率特性 传递函数:输出信号与输入信号拉普拉斯之比 U(s)bnsm+bn1、m1+…+b1s+b ∑ I(s) k=0 U, (s) an+an1S+…+a1+0o ∑b =0 S=O+/0 2021/2/24

测控电路及装置 2021/2/24 7 传递函数：输出信号与输入信号拉普拉斯之比 ➢滤波器基本知识 ⚫传递函数与频率特性 s  j b s b s a s a s a s a b s b s b s b U s U s H s m l l l m k k k n n n n m m m m i o = + = + + + + + + + + = =   = = − − − − 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 ( ) ( ) ( )  

0院 测控电路及装置 (S-z1)(S-二2)…( S-2 k H(S=K K k=1 (s-P1)(S-p2)…(s-pn) S k-网络零点 网络极点 实际电路传递系数均为实数,故复数零点与极点必须共轭出现 H(S)=i125+b,S+bio) ∏(an2s2+ans+a0) 2021/2/24 8

测控电路及装置 2021/2/24 8 网络极点 网络零点 − −  −  − = − − − − − − = = = l k l m l k m k n m p z s p s z K s p s p s p s z s z s z H s K ( ) ( ) ( )( ) ( ) ( )( ) ( ) ( ) 1 1 1 2 1 2   ( ) ( ) ( ) 1 0 2 2 1 1 0 2 2 1 j j j N j i i i M i a s a s a b s b s b H s  + +  + + = = = 实际电路传递系数均为实数，故复数零点与极点必须共轭出现

0院 测控电路及装置 结论 ◆根据线性网络理论,任意个互相隔离(没有负载效应 的线性网络级联后,总的传递函数等于各个网络传递函数 的乘积。 ◆任何复杂的滤浪网络,均可由若千简单的一阶与二阶滤 波电路等效级联构成。 2021/2/24 9

测控电路及装置 2021/2/24 9 结论： ◆根据线性网络理论，任意个互相隔离（没有负载效应） 的线性网络级联后，总的传递函数等于各个网络传递函数 的乘积。 ◆任何复杂的滤波网络，均可由若干简单的一阶与二阶滤 波电路等效级联构成

0院 测控电路及装置 >滤浪器基本知 ●频率特性 Uca ∑b(jo) () U1(o) ∑b(0) l=0 A(0=H(joI 幅频特性 (o)= arctan h(jo)相频特性 滤波器频率选择>幅频特性 2021/2/24

测控电路及装置 2021/2/24 10 ➢滤波器基本知识 ⚫频率特性 相频特性 幅频特性 ( ) arctan ( ) ( ) | ( )| ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 0 0           H j A H j b j b j U j U j H j m l l l m k k k i o = = = =   = = 滤波器频率选择 幅频特性