信号处理与信号产生电路

1、信号处理与信号产生电路 运放除了能完成信号的运算，还能完成信号滤波、运放除了能完成信号的运算，还能完成信号滤波、采样保持及比较等处理工作。采样保持及比较等处理工作。9.1 9.1 运放在信号处理方面的应用运放在信号处理方面的应用一、有源滤波器一、有源滤波器 滤波器是一种选频电路滤波器是一种选频电路选出有用信号，而抑选出有用信号，而抑制无用信号，使一定频率范围内的信号能顺利通过，制无用信号，使一定频率范围内的信号能顺利通过，衰减小；而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减衰减小；而在此频率范围以外的信号不易通过，衰减大。按选择频率范围的不同，滤波器可分为低通、高大。按选择频率范围的不同，滤波器可分

2、为低通、高通、带通和带阻等。通、带通和带阻等。 将由将由rcrc组成的无源滤波器再接到运算放大器的输入组成的无源滤波器再接到运算放大器的输入端构成有源滤波器（因运放是有源器件），性能会得端构成有源滤波器（因运放是有源器件），性能会得到较大的改善：体积小、效率高、频率特性好等。到较大的改善：体积小、效率高、频率特性好等。uiuo +-rc有源低通滤波器ucrfr1如图为有源低通滤波器如图为有源低通滤波器: :cjcjruuuic 11rcjui 1urrufo)1 (1rcjrruuafiouf1/11rcfrc 21100或20ufao0 幅频特性20/111 rrfufa01/1/1jrrf

3、时当0 11rrfufa22011uffufaarr时当 称为截止频率0 20ufao0 幅频特性二、采样保持电路二、采样保持电路 当输入信号变化较快时要求输出信号能快速而准确地跟随输入信号的变化进行当输入信号变化较快时要求输出信号能快速而准确地跟随输入信号的变化进行间隔采样。在两次采样之间保持上一次采样结束时的状态。采样保持技术常用于数间隔采样。在两次采样之间保持上一次采样结束时的状态。采样保持技术常用于数字电路、计算机和程序控制等装置中。字电路、计算机和程序控制等装置中。uiuo +-rc采样保持电路ucr1s控制信号控制信号ououi采采样样 保保持持t输入输出波形三、电压比较器三、电压

4、比较器uruo +-r2电压比较器r1ui 运放工作于开环状态，运放工作于开环状态，u ur r是参考电压，当输入与是参考电压，当输入与参考电压有微小差值时，参考电压有微小差值时，输出信号便会达到饱和，输出信号便会达到饱和，即运放工作于非线性即运放工作于非线性饱饱和区。和区。 uo(sat)-uo(sat)o传输特性uouiurvivo- -+a+vcc-veevref 输入为正负对称的正弦波时，输出输入为正负对称的正弦波时，输出波形如图所示。波形如图所示。viot 2 3 4 ttvovohovolvref1. 1. 单门限电压比较器单门限电压比较器vivo- -+a+vcc-vee2. 过

5、零比较器过零比较器:vref=0vviot 2 3 4 ttvovohovol 输入为正负对称的正弦波时，输出输入为正负对称的正弦波时，输出为方波。为方波。电压传输特性电压传输特性vovohvolvio+viuovi0+vz-vz用稳压管稳定输出电压用稳压管稳定输出电压vo vzvovi0+voh-vol+vovi忽略了忽略了vd另：限幅电路另：限幅电路使输出电压稳定使输出电压稳定稳幅电路的另一种形式：稳幅电路的另一种形式：将双向稳压管接在负反馈回路上将双向稳压管接在负反馈回路上+vivo vzr r_vovi0+vz-vzr =r 例例:图示电路图示电路,r1=r2=5k,基准电压基准电压v

6、ref=2v,稳压管的稳定电压稳压管的稳定电压vz=5v,输输入电压为如图所示三角波入电压为如图所示三角波,试画出输出电试画出输出电压的波形压的波形. vref vi r vz a - - + vo r2 r1 解解:v2255ref12tvrr vvi 2v时时,vo=vz=5vvi = = 1 1，31=f11f+=rraa=3a=3=2=2 10=2010=20k k rcf210=1592 hz=1592 hz起振条件：起振条件：1f2rr=.试分析试分析d1、d2自动稳幅原理；自动稳幅原理；.估算输出电压估算输出电压v0m；(vd=0.6v).试画出若试画出若r2短路时，输出电压短路

7、时，输出电压v0的波形；的波形；.试画出若试画出若r2开路时，输出电压开路时，输出电压v0的波形；的波形；.稳幅原理稳幅原理 当当v v0 0幅值很小时，幅值很小时， d1、d2接近开路，接近开路，r3=2.7k。3 . 3/1132rrrrav 当当v v0 0幅值较大时，幅值较大时， d1或或d2导通，导通，r3减小，减小，av下降。下降。. .估算输出电压估算输出电压v v0m0m (v (vd d=0.6v)=0.6v)31 . 5/1 . 51 . 93kkrkav稳幅时：kr1 . 13ikvi1 . 16 . 0kkkvm1 . 91 . 51 . 10kkkvkvm1 . 91

8、 . 51 . 16 . 03 .150v35. 8. .若若r r2 2短路时短路时(4). 若若r2开路时，输出电压开路时，输出电压v0的波形的波形av3，电路停振，电路停振，输出电压输出电压v v0 0的波形为的波形为1132/ rrrrav电子琴的振荡电路（了解）：电子琴的振荡电路（了解）：_+ + rf1uor1ccrfd1d1rf2r28r27r26r25r24r23r22r21r22112crr0f12345176功率放功率放大器大器可调可调 lc正弦波振荡电路的构成与正弦波振荡电路的构成与rc正弦波振荡电路正弦波振荡电路相似，包括有放大电路、正反馈网络、选频网络和稳相似，包括有

9、放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。幅电路。1. lc并联谐振回路并联谐振回路ljrcjljrcjz1)(1)1(1)(1cljrclljrcjljcjz通常通常rl0100cllcf210谐振时：谐振时：谐振频率：谐振频率： q值越大，曲线较陡较窄。值越大，曲线较陡较窄。cqlqrclz000 并联谐振时总电流与电感支路电流或电容并联谐振时总电流与电感支路电流或电容支路电流之比。支路电流之比。crrliiiiq00cl/1/ 并联谐振电路的谐振阻抗并联谐振电路的谐振阻抗输入电流输入电流 is 和和 il 或或 ic 的关系的关系谐振时谐振时lc并联谐振电路并联谐振电路相当一个电阻相当一

10、个电阻。cqizivss000/scqicvi00通常通常q q1，所以所以 icil is3、石英晶体振荡电路、石英晶体振荡电路石英晶体 电抗-频率响应特性等效电路符号1.当当r、l、c支路发生串联谐振时，串联谐振频率为：支路发生串联谐振时，串联谐振频率为：lcfs212.当当r、l、c支路与支路与c0发生并联谐振时，并联谐振频率为：发生并联谐振时，并联谐振频率为：0121cclcfp石英晶体的品质因数很高石英晶体的品质因数很高石英晶体的振荡频率石英晶体的振荡频率ssccclcf0121sscccf01石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 +- 满足正反馈的条件，为此，石英晶体必须呈电满足正反馈