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1、9.1 滤波电路的基本概念与分类 1)基本概念 滤波器让有用频率信号顺利通过，同时抑制无用频率信号。 有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。,第9章 信号处理与信号产生电路 本章主要讨论信号的处理（滤波）和信号产生（振荡）电路。,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,2) 有源滤波电路的分类 各种滤波器的幅频特性 通带允许信号通过的频率范围； 阻带能够阻断信号的频率范围； 截止频率通带与阻带的界限频率,分类,低通（LPF）,高通（HPF）,带通（BPF）,带阻（BEF）,全通（APF）,各种滤波器的用途 低通滤波器(LPF)削弱高次谐波或频率较高的干扰
2、和噪声（低频、直流信号可通过） 高通滤波器(HPF)削弱低频、直流分量（高频信号可通过） 带通滤波器(BPF)突出有用频段的信号； 带阻滤波器(BEF)抑制某一频段的干扰信号；,有源滤波器的主要参数 通带增益Ao；通带宽度BW；特征频率n（ c ）；等效品质因素Q；中心角频率o 。,9.2 一阶有源滤波电路 RC为无源低通，另加同相电压放大。 1）传递函数 在通带范围内电压增益：,同相比例放大系数,令,因为传递函数A (j) 的分母为角频率的一次幂，故称“一阶有源滤波器”,幅频响应按 20dB 十倍频程 衰减,滤波性能差。 通带增益：Ao=AVF = (R1+Rf)/R1 ； 通带宽度：BW=
3、 c ； 特征频率：c=1 RC,-20dB/十倍频程,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,9.3 高阶有源滤波电路 1) 二阶有源低通滤波器,传递函数,得滤波电路传递函数,（二阶）,（同相比例）,2. 传递函数,令,称为通带增益,称为特征角频率,称为等效品质因数,则,2. 传递函数,用 代入，可得传递函数的频率响应：,归一化的幅频响应,相频响应,3. 幅频响应,归一化的幅频响应曲线,-40dB/十倍频程,滤波效果比一介好,2）二阶有源高通滤波器,通带增益Ao = AvF=(R1+R2)/R1 特征频率n=1/RC 等效品质因素Q；通带宽度BW= 。,将低通电路中
4、的电容和电阻对换，便成为高通电路。,传递函数,二阶有源带通滤波器,二阶有源滤波器的滤波性能明显优于一阶有源滤波器。,20lgA（jw）/Ao,二阶滤波器的传递函数： 低通：A(S)=Aon2 (S2+nS Q+ n2 ) 高通：A(S)=AoS2 (S2+nS Q+ n2 ) 带通：A(S)= (AooS Q) (S2+oS Q+ o2 ) 带阻：A(S)=Ao (S2+o2 ) (S2+oS Q+ o2 ),信号发生器： 目的产生波形； 措施加强自激振荡的条件 （正反馈） 正反馈（振荡）： 反馈信号与净输入信号同相，反馈送到同相输入端。,9.5 正弦波振荡电路的振荡条件 正弦波振荡器实质上是
5、一种满足自激震荡条件带选频网络的放大电路。（正反馈，且在反馈支路中加选频网络；无需输入信号）。 1.反馈放大器产生自激振荡的基本原理 负反馈（放大）：反馈信号与净输入信号反相。净输入减小。,2.振荡条件。,3.起振和稳幅 电路中的 噪声、扰动信号（含fo）选频网络选出fo，并使其符合相位平衡条件； 若开始时， ，fo得不到有效放大，不能起振。 起振的幅值条件是： 1 若 1一直存在，起振后信号越来越大波形失真； 起振后还需要稳幅环节，使波形基本不失真。,因为,所以,又,所以振荡条件为,振幅平衡条件,相位平衡条件,4、分析方法 (1)确定电路中的基本环节放大电路、反馈网络和选频网络； (2)分析
6、是否满足： =1关键是相位平衡条件（瞬时极性法）；振幅条件的分析可在满足相位平衡条件后进行； (3)计算fo与选频网络有关； (4)振荡的建立和稳定起振条件、稳幅措施。,5、分类 正弦波振荡电路可分为 RC、LC（含石英晶体器件）两大类 RC 产生1Hz1MHz低频信号； LC 产生1MHz以上的高频信号。,96 RC正弦波振荡电路（低频） 又称桥式振荡电路器（由Z1、Z2、R1、R2组成四个臂）,1电路的构成,基本环节放大电路： 同相比例（Rif大、Rof小） 选频反馈网络： RC串、并联选频网络 当f=fo时，选频网络对外呈电阻性，C不产生附加相移。 瞬时极性法正反馈,2.RC串并联选频网
7、络的选频特性,反馈系数,幅频响应,又,且令,则,相频响应,2. RC串并联选频网络的选频特性,当,幅频响应有最大值,相频响应,3. 振荡电路工作原理,此时若放大电路的电压增益为,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,电路可以输出频率为 的正弦波,RC正弦波振荡电路一般用于产生频率低于 1 MHz 的正弦波,选频网络呈电阻性,采用非线性元件,4. 稳幅措施,负热敏元件,热敏电阻,起振时，,即,热敏电阻的作用,起振条件,振幅平衡条件,采用非线性元件,4. 稳幅措施,场效应管（JFET）,稳幅原理,整流滤波,T 压控电阻,采用非线性元件,二极管,稳幅原理,起振时,4
8、. 稳幅措施,例2：移相式正弦波信号发生器电路如图所示。试说明该电路是如何满足振荡条件的。,解： A = 1800 ， f =?,一级RC移相网络可移相00900， 三级RC移相网络可移相002700， 只要适当选择R、 C的数值，可在特定频率fo时，使f = 1800 A+ f =3600 满足相位平衡条件 只要调节Rf的数值，使放大器 的AvF适当，可满足振幅平衡条件。 注：,V1 超前Vo ：00900,V1 滞后Vo ：00900,例3：试从相位平衡条件判断下列电路能否产生正弦振荡。,解： A = 1800 ； 当fo =1 (2RC)时，f =00 A+ f = 1800 ，不满足相
9、位平衡条件，不能起振。,方法瞬时极性法： “断开回路，引进输入”看反馈信号与输入信号是否同相。,（+）,例3：试从相位平衡条件判断下列电路能否产生正弦振荡。,解： A = 1800 ； 两连级RC移相网络可移相001800之间，而达不到1800 ， A+ f 2n ，不满足相位平衡条件，不能起振。,（+）,例3：试从相位平衡条件判断下列电路能否产生正弦振荡。,（+）,（+）,（+）,解： A = 00 ； 当fo =1 (2RC)时，f =00 ； A+ f = 00 = 2n ，满足相位平衡条件; 但由于Av 1 3 ,不满足振幅平衡条件 , 不能起振。,例3：试从相位平衡条件判断下列电路能否产生正弦振荡。,解： A =3600 ； 当fo =1 (2RC)时，f =00 ； A+ f = 3600 = 2n ，满足相位平衡条件; 能起振。,（+）,（+）,（+）,作业： 9.6.1 9.6.2 9.6.3 9.6.5,
