川北医学院：《模拟电子技术基础》课程电子教案（课件讲稿）09 信号处理与信号产生电路

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 北医学院生物医学工程

9.1 滤波电路的基本概念与分类 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 9.2 一阶有源滤波电路 9.6 RC正弦波振荡电路 9.7 LC正弦波振荡电路 9.8 非正弦信号产生电路

9.1滤波电路的基本概念与分类 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。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路传递函数定义 0(t) 0o(t) 滤波电路 A(S)= V V(s) s=jo时，有A(jo)=A(jo)eipo)=A(jo)∠p(o) 其中Ajo)— 模，幅频响应 p(@) 一相位角，相频响应 (ω)= dp(ω） (s) 群时延响应 do 北医学院生物医学工程

9.1 滤波电路的基本概念与分类 1. 基本概念 ( ) ( ) ( ) i o V s V s A s  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。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。 滤波电路传递函数定义 s  j 时，有 j ( ) (j ) (j ) e   A   A    A(j)() 其中 A(j) () —— 模，幅频响应 —— 相位角，相频响应 ( ) 群时延响应 d d ( ) ( ) s       

9.1滤波电路的基本概念与分类 2.分类 实际 理想 理想实际 低通 (LPF Ao 高通 HPE 通带→ 阻带 阻带 通带 带通 (BPF) OH 0 OL ⊙ 带阻 (BEF) 4 理想 理想 Ao 全通 Ao (APF) 实际 实际 @L00⊙H 0 ①H00⊙L 0 理想 Ao 通带 跳 程 end

9.1 滤波电路的基本概念与分类 2. 分类 低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF） end

9.2一阶有源滤波电路 1.低通滤波电路 A R Rt 传递函数A(s)= S 1+ 同相比例1 其中 放大电路0 R 同相比例 A=1+ R R 放大系数 1 0。= RC 特征角频率 无源RC滤波电路 201g A(jω) 故，幅频相应为 /dB 0 理想 A(jo)=- A0 3 实际 + 20dB/十倍频程 -20 1 10w/ωc 1北比医学阮空测医子山图

9.2 一阶有源滤波电路 1. 低通滤波电路 c 0 1 ( )  s A A s  传递函数  2 c 0 1 ( ) (j )      A A 其中 特征角频率 1 f 0 1 R R A   RC 1 c  故，幅频相应为 同相比例 放大系数

9.2一阶有源滤波电路 2.高通滤波电路 低通电路中的R和C交换 位置便构成高通滤波电路 p 同相比例1 放大电路0 R 阶有源滤波电路通 带外衰减速率慢(-20dB 十倍频程)，与理想情况 无源RC滤波电路 相差较远。一般用在对滤 波要求不高的场合。 北医学院生物医学工程 end

9.2 一阶有源滤波电路 2. 高通滤波电路 一阶有源滤波电路通 带外衰减速率慢（-20dB/ 十倍频程），与理想情况 相差较远。一般用在对滤 波要求不高的场合。 end 低通电路中的R和C交换 位置便构成高通滤波电路

9.3高阶有源滤波电路 9.3.1有源低通滤波电路 9.3.2有源高通滤波电路 9.3.3有源带通滤波电路 9.3.4二阶有源带阻滤波电路 北医学院生物医学工程

9.3 高阶有源滤波电路 9.3.2 有源高通滤波电路 9.3.3 有源带通滤波电路 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路 9.3.1 有源低通滤波电路

9.3.1有源低通滤波电路 1.二阶有源低通滤波电路 2.传递函数 U A=1+ R (同相比例) C2=G R 对于滤波电路，有 (AYF-1)RI '.s) 同相比例 V.(s) 放大电路 1/sC V.(S)= R+1/sC '(s) '(s)-'(s)V(s)-'(s)'(s)-'(s) =0 R 1/sC R 得滤波电路传递函数 A(S)= '(s) Vi(s)1+(3-AvE)SCR+(SCR) 北医学院生物医学三阶）

9.3.1 有源低通滤波电路 1. 二阶有源低通滤波电路 2. 传递函数 1 f F 1 R R AV   ( ) ( ) P o F V s V s AV  ( ) 1/ 1/ ( ) P A V s R sC sC V s    对于滤波电路，有 R V (s) V (s) i  A sC V s V s 1/ ( ) ( ) A  o  0 ( ) ( ) A P    R V s V s 得滤波电路传递函数 ( ) ( ) ( ) i o V s V s A s  2 F F 1 (3 A )sCR (sCR) A V V    - （二阶） （同相比例）

2.传递函数 A(S)= '(s) V(s) 1+(3-AvE)sCR+(sCR) 令A=A 称为通带增益 0= 3-Av 称为等效品质因数 1 0。= RC 称为特征角频率 则 A)= Aw2 s+Os+o: 2 注意：当3-A>0,即A<3时，滤波电路才能稳定工作。 北医学院生物医学工程

2. 传递函数 A0  AVF RC 1 c  令 称为通带增益 ( ) ( ) ( ) i o V s V s A s  2 F F 1 (3 - A )sCR (sCR) A V V    3 F 1 AV Q   称为特征角频率 称为等效品质因数 则 2 c 2 n 2 0 c ( )       s Q s A A s 注意：当 3  AVF  0，即 AVF  3时，滤波电路才能稳定工作

2.传递函数 用s=jo代入，可得传递函数的频率响应： 归一化的幅频响应 A(j@ 1 =201g 相频响应p(w)=-arctan w.2 1-( 1北医学院生物医学工程

2. 传递函数 用 s  j  代入，可得传递函数的频率响应： 2 c 2 2 c 0 1 ( ) ( ) 1 20lg (j ) 20lg Q A A               归一化的幅频响应 相频响应 2 c c 1 ( ) ( ) arctan ω ω ω Q ω ω    

3.幅频响应 201g A(j@) 1 =20lg A -+品 201g A(jω) l/dB Ao 20 2=10 5 归一化的幅 10H 2 频响应曲线 0 0.707 -3 0.5 -10H -20 -30 0.30.4 -40 0.1 0.2 0.5 235 10 wlwc 川心堡子屍王物堡子工程

3. 幅频响应 2 c 2 2 c 0 1 ( ) ( ) 1 20lg (j ) 20lg Q A A               归一化的幅 频响应曲线