信号处理及信号产生电路.ppt

信号处理及信号产生电路 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开关电容滤波电路 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 了解 二 滤波电路的分类 1 按信号性质分类 4 按通带 阻带分类 2 按所用元件分类 9 1滤波电路的基本概念与分类 3 按阶数分类 一阶 二阶 高阶 一 滤波的定义 使有用频率信号通过 阻碍无用频率信号 模拟滤波器和数字滤波器 无源滤波器 有源滤波器 由无源元件R L C组成 由无源元件R C和有源元件集成运放组成 低通滤波器 LPF 高通滤波器 HPF 带通滤波器 BPF 带阻滤波器 BEF 全通滤波器 APF 三 滤波器的幅特性 2 四种典型的幅频特性 1 滤波器的传递函数为 四 无源滤波器与有源滤波器的区别 3 由于负载效应 级联能力差 4 不能对信号进行放大 5 幅频特性不理想 边沿不陡 1 不使用电感件 体积小重量轻 3 在运放中可加电压串联负反馈 使输入电阻高 输出电阻低 故只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路 无需考虑级间影响 级联能力强 4 除滤波外 还可放大信号 5 不宜在高电压大电流情况下使用 8 可靠性较好 6 使用时需外接直流电源 1 由于使用电感元件 体积大 重量重 2 效率低 6 可在高电压 大电流情况下使用 7 可靠性较差 7 使用时不需外接直流电源 2 由于电源的能量补偿 效率高 5 幅频特性较理想 边沿较陡 常用于电力系统 常用于电子电路 一 一阶有源低通滤波器 传递函数中出现 的一次项 故称为一阶滤波器 vo vo C 幅频特性 9 2一阶有源滤波器 二 一阶有源高通滤波器 vi vo C 幅频特性 解出 其中 以二阶有源低通滤波器为例 传递函数中出现 的二次项 故称为二阶滤波器 9 3高阶有源滤波器 阶数越高 幅频特性曲线的边沿越陡 越接近理想滤波器 9 5正弦波振荡电路的振荡条件 思考 正弦波振荡电路的作用 其特点是什么 正弦波振荡电路的作用就是用于产生正弦波的信号源 正弦波信号源具有无输入信号 但可输出不同频率 幅值的正弦波信号 如何实现 作用 特点 分析 1 若只有开环 则xf Fxo 具有选频的 正 若引入反馈支路 3 若使xa xf 则满足xa xi xf xi 0 相当于引入了正反馈 当xi 0 则xa 0 xo为零点漂移信号 则输出x0可得到进一步的放大 4 若引入选频电路 可得到所需频率的输出信号x0 一 正弦波振荡电路的框图 振荡条件 特点 2 振荡条件 1 组成框图 振荡条件也可以写成 振荡条件 相位条件 n是整数 设 振幅条件 3 振荡电路的特点 3 振荡建立时AF 1 振荡建立完成后 稳定振荡 AF 1 4 正弦波振荡器的分类 RC正弦波振荡器 LC正弦波振荡器 石英晶体振荡器 二 正弦振荡建立的过程 3 随着输出信号不断增大 BJT逐渐进入饱和区或截止区 增益A自动下降 直到满足AF 1 从而得到稳定的输出信号 振荡建立结束 9 6RC正弦波电路 RC移相式振荡电路 RC桥式振荡电路 双T网络式振荡电路 分类 一 RC桥式振荡电路 1 电路组成图 分析及振荡频率计算 1 放大电路 反馈支路 当 0 1 RC时 jf 0 Fmax 1 3 振荡频率为 0 1 RC或f0 1 2pRC 1 起振条件 应使 3 RC正弦波电路的稳幅措施 AF 1 即要求 Rf 2R1 2 振荡建立完后 又要求输出电压稳定 即要求AF 1 此时 A 3 为了满足上述要求 稳定输出电压幅值 可以采用下面的措施 Rf采用负温度系数的热敏电阻 在Rf的两端并联二极管 原理 当输出电压vo增大时 流过 f的电流增大 温度上升 f的电阻值下降 当下降到Rf 2R1时 输出电压vo自动稳定 rD Rf1 原理 当输出电压vo增大时 二极管D的导通深度增强 rD的电阻值下降 当下降到Rf1 rD Rf 2R1时 输出电压vo自动稳定 二 RC移相式正弦波振荡电路 1 基础知识 2 判断RC移相式电路能否振荡的方法 1 确定基本放大电路及相应的相角ja 2 确定RC反馈支路及相应的最大移相jf 3 若能满足 则该电路能振荡 反之 不能振荡 例题 试判断下图所示的RC移相式电路能否振荡 确定基本放大电路 2 确定RC反馈支路 解 基本放大电路的相角 RC反馈支路的最大移相jf 由于RC反馈支路由三级高通电路组成 9 7LC正弦波振荡电路 一 LC正弦波振荡电路的特点及分类 4 LC并联回路的频率特性 2 LC振荡电路的基本形式 类型 变压器反馈式 电感三点式 电容三点式 1 变压器反馈式振荡电路 满足相位平衡条件 2 三点式LC振荡电路 把并联LC回路中的C或L分成两个 则LC回路就有三个端点 把这三个端点分别与三极管的三个极相连 就形成了LC三点式正弦波发生电路 它们又分为电感三点式和电容三点式两类 电感三点式振荡电路 优点 易起振 L间耦合紧 易调节 C可调 缺点 输出取自电感 对高次谐波阻抗大 输出波形差 电容三点式振荡电路 四 石英晶体振荡电路 1 石英晶体的基本特征 1 结构和符号 2 压电效应 3 等效电路 Lq 晶体的动态电感 10 3 1