10信号处理与信号产生电路 10.1滤波电路的基本概念与分类 10.2一阶有源滤波电路 10.3高阶有源滤波电路 *10.4开关电容滤波器 10.5正弦波振荡电路的振荡条件 10.6RC正弦波振荡电路 10.7LC正弦波振荡电路 10.8非正弦信号产生电路
10 信号处理与信号产生电路 10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
10.1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 Vi(t)- 滤波电路 vo(t) A(S)= V.(s) V(s) s=jo时，有A(jo)=A(jo)∠p(o) 其中A(jo)一一模，幅频响应 (o)=- do(w) (S) dw p(ω)一一相位角，相频响应 群时延响应
10.1 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。 ( ) I v t ( ) O 滤波电路 v t 滤波电路传递函数定义 s j 时，有 A(j) 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
10.1滤波电路的基本概念与分类 2.分类 A 实际 理想 理想实际 低通 (LPF 高通 (HPF) 通带 阻带 阻带 通带 带通 (BPF @H @L 0 带阻 A A (BEF 理想 理想 实际 Ao 实际 全通 CAPE 希望抑制50Hz的 0 干扰信号，应选用 L00H 0 0H①00L 0 哪种类型的滤波电 A 理想 路？ 通带 放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？ 0
10.1 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）
10.2一阶有源滤波电路 1.低通滤波电路 R Rt 传递函数A(S)= S 1+ 同相比例1 其中 W. 放大电路o 同相比例 A,=1+ R R 放大系数 1 0。 无源RC滤波电路 RC 特征角频率 20lg| A(j)/dB 故，幅频相应为 0 理想 3 A(j@= A0 实际 20dB/十倍频程 -20 100/
＋ － vI R R1 C vP ＋ － Rf ＋ － vO RL 无源 RC 滤波电路 同相比例 放大电路 10.2 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 理想 实际 －20dB/十倍频程 20lg| | A(j) A0 /dB 0 －3 －20 1 10 /C
10.2一阶有源滤波电路 2.高通滤波电路 R 电路如何改变？ 幅频响应如何变化？ 同相比例i 放大电路o 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 A(j@) /dB 波要求不高的场合。 0 理想 3 有源滤波电路和无源滤波电 实际 20dB/什倍频程 路相比有何优缺点？ -20 1001wc
10.2 一阶有源滤波电路 电路如何改变？ 幅频响应如何变化？ 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。 2. 高通滤波电路 ＋ － vI R R1 C vP ＋ － Rf ＋ － vO RL 无源 RC 滤波电路 同相比例 放大电路 理想 实际 －20dB/十倍频程 20lg| | A(j) A0 /dB 0 －3 －20 1 10 /C
10.3高阶有源滤波电路 10.3.1有源低通滤波电路 10.3.2 有源高通滤波电路 10.3.3有源带通滤波电路 10.3.4二阶有源带阻滤波电路
10.3 高阶有源滤波电路 10.3.1 有源低通滤波电路 10.3.2 有源高通滤波电路 10.3.3 有源带通滤波电路 10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
10.3.1有源低通滤波电路 1.二阶有源低通滤波电路 2.传递函数 R UP Aw=1+ B (同相比例) C2-C R 对于滤波电路，有 (AvF-1)RI AV= '() R 同相比例 '(s) 放大电路 1/sC V(s)= R+1/sC Va(s) Vi(s)-VA(s)VA(s)-V(s)VA(s)-Vp(s) 0 R 1/sC R 得滤波电路传递函数A(s)= V(s) V(s) 1+(3-AvE)sCR+(sCR)2 (二阶)
vI R A vA R C1＝C vP C2＝C ＋ － R1 同相比例 放大电路 (AVF-1)R1 vO 10.3.1 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）
10.3.1有源低通滤波电路 2.传递函数 A(S)= V(s) Av K(s) 1+(3-Av)SCR+(SCR) 令A=AT 称为通带增益 1 0 3-AvE 称为等效品质因数 1 0= RC 称为特征角频率 则A(S)= Ao s2+s+ Q 注意：当3-A怀>0，即A怀<3时，滤波电路才能稳定工作
10.3.1 有源低通滤波电路 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 c 2 0 c ( ) s ω Q ω s A ω A s 注意：当 3 AVF 0，即 AVF 3时，滤波电路才能稳定工作
10.3.1有源低通滤波电路 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 1 相频响应 ω2 p(ω)=-arctg 1-(0)2
10.3.1 有源低通滤波电路 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 ( ) ( ) arctg Q 2. 传递函数
10.3.1有源低通滤波电路 3.幅频响应 - 1 201g 20lg A(j@) 201g /dB 产生增益过冲的 20 Q=10 原因是什么？ 10 2 归一化的幅 上限角频率Ou和 频响应曲线 0.707 -3 0.5 特征角频率o0c有 -10 何差别？ -20 -30H 0.30.4 40 0.1 0.2 0.5 1 235
10.3.1 有源低通滤波电路 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