《有源滤波器》-2教学课件

第九章信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的根本概念与分类9.2有源低通滤波器(LPF)9.3有源高通滤波器(HPF)第九章信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的根本概念与1有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的根底上增加一些R、C等无源元件而构成的。通常有源滤波器分为：低通滤波器〔LPF〕高通滤波器〔HPF〕带通滤波器〔BPF〕带阻滤波器〔BEF〕它们的幅度频率特性曲线如下图。

9.1.1滤波器的分类有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。2图9.01理想有源滤波器的频率响应

滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成，称为无源滤波器或晶体滤波器。图9.01理想有源滤波器的频率响应滤波器3我们学过无源滤波器〔即仅由R、L、C等元件组成而无放大器的滤波器〕我们还可以用低通和高通滤波器串联构成低频带通、带阻滤波器我们学过无源滤波器〔即仅由R、L、C等元件组成49.1.2滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如下图。

图9.02滤波过程9.1.2滤波器的用途滤波器主要用来滤除5《有源滤波器》-2教学课件69.1.3滤波器的通式

理想滤波器实际一阶滤波器9.1.3滤波器的通式理想滤波器7理想滤波器的传递函数：

n的阶次即滤波器的阶次，阶次越高，越逼近理想(见P.420,424)。分子分母都可以分解为假设干个二次多项式〔和一个一次多项式，n为奇数〕之积的形式。所以，只要会设计一阶、二阶滤波器，串联起来就是多阶滤波器。理想滤波器的传递函数：8二阶滤波器通式其中Q为品质因数；α=1/

Q称为阻尼系数；ωn为特征角频率，对于带通和带阻滤波器是中心频率；当时对于低通滤波器是高频截止频率ωH，对于高通滤波器是低频截止频率ωL

，Avp是通带增益。二阶滤波器通式其中Q为品质因数；α=1/9对于实际频率来说S=jω。对于低通、高通，其通式很容易理解。对于带通和带阻：

对于实际频率来说S=jω。10按滤波性能分类，滤波器又可分为：按滤波性能分类，滤波器又可分为：11《有源滤波器》-2教学课件12《有源滤波器》-2教学课件13滤波器的电路形式：

压控电压源型、无限增益多路反响型、双二次型滤波器的电路形式：

压控电压源型、无限增益多路反响型、双二次14在实际应用中滤波器的问题分为“分析〞与“设计〞分析时，根据电路求出传递函数，归纳为“通式〞的形式。与标准“通式〞比照，便可知是哪种滤波器〔低通？…?)；通带增益是多少；特征频率是多少；是哪种性能〔巴特沃思？…?)设计时，先选中滤波器电路形式〔无限增益多路反响型？…?)，再选电容器参数，然后根据题目要求的参数，依其公式便可设计出其它电路参数。在实际应用中滤波器的问题分为“分析〞与“设计〞15《有源滤波器》-2教学课件16Q对传输特性的影响见P.419Q对传输特性的影响见P.41917《有源滤波器》-2教学课件18《有源滤波器》-2教学课件19本节参考书：李永敏编?检测仪器电子电路?西北工业大学出版社本节参考书：20〔1〕二阶压控LPF二阶压控型低通有源滤波器如图9.08所示。

图9.08二阶压控型LPF9.3.1三种低通滤波器分析〔1〕二阶压控LPF图9.08二阶压控型LPF9.3.121二阶压控型LPF的传递函数二阶压控型LPF的传递函数22频率响应

由传递函数可以写出频率响应的表达式当时，可以化简为

品质因数Q值为时的电压放大倍数的模与通带增益之比

频率响应当时，可以化简为品质因数Q值23

以上两式表明，当时，Q>1，在处的电压增益将大于，幅频特性在处将抬高，具体见图。

以上两式表明，当时，Q>1，在24(2)二阶无限增益多路反响型低通滤波器二阶无限增益多路反响型LPF如图9.11所示图9.11无限增益多路反馈型LPF(2)二阶无限增益多路反响型低通滤波器二阶无限增益多路25由图9.11可知传递函数为频率响应为对于节点N,可以列出下列方程图9.11多路反馈反相型二阶LPF由图9.11可知传递函数为频率响应为对于节点N,可以列出26(3)二阶双二次型低通有源滤波器(3)二阶双二次型低通有源滤波器27滤波器设计：

1、电容的选取2、由取R3=R4=R那么可由设计要求的fn选取C，并求得R；再由设计要求的Avp求得R1；由设计要求的Q求得R2。由上面的公式可以看出，调整C，可以单独调整fn，对Avp和Q无引响；调整R1可以单独调整Avp；调整R2可以单独调整Q。这是双二次型滤波器的优点。fc(Hz)1~1010~102102~103103~104104~105105~106C20~1μF1~0.1μF0.1~0.01μF104~103pF103~102pF102~10pF滤波器设计：

1、电容的选取2、由fc(Hz)1~1010~28作业：证明如下图电路为带通滤波器。设计这个滤波器，使其中心频率为1KHz，通频带宽度为100Hz，通带内放大倍数为10。要求计算出各个电阻与电容参数。图中运放选用μA741是否可行?为什么?作业：证明如下图电路为带通滤波器。设计这个滤波器，使其中心频29关于Q与通频带宽度的关系：关于Q与通频带宽度的关系：30《有源滤波器》-2教学课件31《有源滤波器》-2教学课件32

如果正反响量大，那么增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反响量缺乏，那么减幅，可能停振。为此振荡电路要有一个稳幅电路。由放大电路和正反响组成9.5正弦波振荡电路的振荡条件12/27/2022如果正反响量大，那么增幅33为了获得单一频率的正弦波输出应该有选频网络正弦波发生电路的组成要素：

放大电路正反响网络选频网络稳幅电路为了获得单一频率的正弦波输出放大电路34

振荡条件

幅度平衡条件

相位平衡条件

AF=A+

F=2n动画9-1(a)负反响放大电路(b)正反响振荡电路图9.01振荡器的方框图振荡条件AF=A+F=235

称为起振条件起振增幅振荡非线性特性限制幅度的增加产生失真选频网络选出失真波形的基波分量

正弦波输出。12/27/2022称为起振条件起振增36也可以在反响网络中参加非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而到达稳幅的目的。12/27/2022也可以在反响网络中参加非线性稳幅环节，用以调节放大电37图9.02(a)RC串并联网络9.6RC正弦波振荡电路图9.02(a)RC串并联网络9.6RC正弦波振荡电路381)122Cw1RCR1j()1(2121CRCRw-+++=R/j+)Cj/1(2122221112RCCRCRRRww+++=)j1]()Cj/1([222112RCRRRww+++=谐振频率为:

f0=当R1=R2，C1=C2时，谐振角频率和谐振频率分别为:)]j1/([+)Cj/1()j1/(22211222212CRRRCRRZZZwww+++=+=1)122Cw1RCR1j()1(2121CRCRw-+++39幅频特性:相频特性:当f=f0时的反响系数。此时的相角F=0。图9.02(b)RC串并联网络的频率特性曲线幅频特性:相频特性:当f=f0时的40(1)RC文氏桥振荡电路的构成RC串并联网络是正反响网络，另外还增加了R3和R4负反响网络。C1、R1和C2、R2正反响支路与R3、R4负反响支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。图9.03RC文氏桥振荡电路12/27/2022(1)RC文氏桥振荡电路的构成C1、41当C1=C2、R1=R2时:

为满足起振的幅度条件≥

1，所以Af≥3。F=0当C1=C2、R1=R2时:为满足起振的42

(2)RC文氏桥振荡电路的稳幅过程R4是正温度系数热敏电阻，输出电压升高，R4上所加的电压升高，R4温度升高阻值增加，负反响增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。(2)RC文氏桥振荡电路的稳幅过程R4是正温度系数热43

(a)稳幅电路(b)稳幅原理图图9.04反并联二极管的稳幅电路

采用反并联二极管的稳幅电路如图9.04所示。电路的电压增益为

式中R"p是电位器上半部的电阻值，R'p是电位器下半部的电阻值。R'3=R3//RD，RD是并联二极管的等效平均电阻值。

当Vo大时，二极管支路的交流电流较大，RD较小，Avf减小，于是Vo下降。动画9-2(a)稳幅电路(b)稳44《有源滤波器》-2教学课件459.7LC正弦波振荡电路

选频网络由LC并联谐振电路构成9.7.1LC并联谐振电路的频率响应9.7.2变压器反响LC振荡器9.7.3电感三点式LC振荡器9.7LC正弦波振荡电路469.7.1选频放大器

LC并联谐振电路输出电压是频率的函数：

（a）LC并联谐振电路图9.05LC并联谐振电路与并联谐振曲线

（b）并联谐振曲线9.7.1选频放大器47

图9.06有损耗的谐振电路图9.06有损耗的谐振电路48

谐振时LC并联谐振电路相当于一个电阻。并联谐振电路的谐振阻抗f<f0时呈感性，f>f0时呈容性谐振时LC并联谐振电路相当于一个电阻。并49

谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，称为并联谐振电路的品质因数

图9.06有损耗的谐振电路谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比50

归纳起来，LC并联谐振回路有以下特点：1、回路谐振频率为；2、谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，且到达最大；3、f<f0时呈感性，f>f0时呈容性；4、谐振时电感支路的电流和电容支路的电流大小相等方向相反，比回路总电流大Q倍；，5、阻抗特性曲线与Q值有关，Q越大曲线越锋利。

这些特性很重要，需要熟练掌握。这些特性很重要，需要熟练掌握。51选频放大器

利用LC并联回路的特性，用它代替共射极放大器的RC便组成选频放大器选频放大器529.7.2变压器反响LC振荡电路图9.07变压器反响LC振荡电路交换反响线圈的两个线头，可使反响极性发生变化。调整反响线圈的匝数可以改变反响信号的强度变压器反响LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路一样，为9.7.2变压器反响LC振荡电路图9.07变压器反响LC539.7.3电感三点式LC振荡器(又称哈特莱振荡器〕

图9.09电感三点式LC振荡器〔CB〕图9.10电感三点式LC振荡器〔CE〕9.7.3电感三点式LC振荡器(又称哈特莱振荡器〕549.7.4电容三点式LC振荡电路(又称考比茨振荡器〕（a）CB组态（b）CE组态9.7.4电容三点式LC振荡电路(又称考比茨振荡器〕（a55《有源滤波器》-2教学课件56例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路试判断是否满足相位平衡条件。例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路57例9.2：例9.2：58正反响系数F也由C1、C2决定。如果调整振荡频率，需同时调整C1和C2这时，只要调整C3就可调整振荡频率

正反响系数F也由C1、C2决定。如果调整振59调节振荡频率更方便

调节振荡频率更方便60某振荡器电路如以下图所示，说明各元器件的作用，当C4=5pf时列式计算振荡频率等于多少。ZL高频扼流圈

某振荡器电路如以下图所示，说明各元器件的作用，当C4619.7.5石英晶体LC振荡电路图9.15石英晶体的电抗曲线它有一个串联谐振频率fs,一个并联谐振频率

fp，二者十分接近。符号:9.7.5石英晶体LC振荡电路图9.15石英晶体的电抗62

利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路，如图9.14所示。

(a)串联型f0=fs（b）并联型fs<f0<fp图9.14石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电63

对于图9.14(a)的电路与电感三点式振荡电路相似。要使反响信号能传递到发射极，为此石英晶体应处于串联谐振点，此时晶体的阻抗接近为零。对于图9.14(b)的电路，满足正反响的条件，为此，石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振回路，产生振荡。由于石英晶体的Q值很高，可到达几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。对于图9.14(a)的电路与电感三点式振荡电64例9.3：分析图9.16的振荡电路能否产生振荡，假设产生振荡,石英晶体处于何种状态？

(a)(b)图9.16例9.3电路图例9.3：分析图9.16的振荡电路能否产生振荡，假设产生振荡659.8非正弦信号产生电路

9.8.1比较器9.8.2非正弦波发生电路9.8非正弦信号产生电路

9.8.1比较器669.8.1比较器固定幅度比较器滞回比较器窗口比较器比较器的应用比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

9.8.1比较器固定幅度比较器6固定幅度比较器(1)过零比较器和电压幅度比较器(a)(b)

图9.17过零电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线固定幅度比较器(1)过零比较器和电压68

图9.18固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线图9.18固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线69(2)比较器的根本特点工作在开环或正反响状态。开关特性：因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性：因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。(2)比较器的根本特点工作在开环或正反响状态。70滞回比较器当输入电压vI从零逐渐增大，且

时，,称为上限阈值(触发)电平。当输入电压时，,此时触发电平变为，称为下限阈值(触发)电平。图9.19(a)滞回比较器电路图滞回比较器当输入电压vI从零逐渐增大，且71

当逐渐减小，在之前，始终等于，因此出现如图9.19(b)所示的滞回特性曲线。回差电压：图9.19滞回比较电路的传输特性当逐渐减小，在之前，72由于这里基准电压VREF是任意的，所以比较器传输特性的一般状态为由于这里基准电压VREF是任意的，所以比较器传输特性73《有源滤波器》-2教学课件7窗口比较器窗口比较器的电路如图9.20所示。电路由两个幅度比较器和一些二极管与电阻构成。设R1=R2，那么有：

窗口比较器的电压传输特性如图9.21所示。

图9.21窗口比较器的传输特性

窗口比较器窗口比较器的电路如图7比较器的应用比较器主要用来对输入波形进展整形，可以将不规那么的输入波形整形为方波输出,其原理图如图9.22所示。(a)正弦波变换为矩形波(b)有干扰正弦波变换为方波图9.22用比较器实现波形变换比较器的应用比较器主要用来对76作业:设计比较器电路，实现如下功能：要求Vi由小到大变化的过程中仅在Vi经过+3V时输出电压Vo才由低电平〔－6v〕跳变到高电平(+6v)；而在Vi由大到小变化的过程中仅在Vi经过－3V时输出电压Vo才由高电平(+6v)跳变到低电平〔－6v〕，其它情况下输出电压Vo不变。其中一个电阻可取1KΩ。作业:设计比较器电路，实现如下功能：7方波发生电路三角波发生电路锯齿波发生电路

9.8.2非正弦波发生电路方波发生电路9.8.2非正弦波发生电路78

方波发生电路方波发生电路是由滞回比较电路和RC定时电路构成的。(1)工作原理电源刚接通时,设

电容C充电，升高。图9.23方波发生器方波发生电路方波发生电路是由滞79

当时，变为，所以电容C放电，下降。当时变为，返回初态。

方波周期Ｔ用过渡过程公式可以方便地求出

动画14-1

动画14-2

当时，变为80(2)占空比可调的矩形波电路

显然为了改变输出方波的占空比，应改变电容器C的充电和放电时间常数。占空比可调的矩形波电路见图9.25。

C充电时，充电电流经电位器的上半部、二极管D1、Rf；

C放电时，放电电流经Rf、二极管D2、电位器的下半部。

图9.25占空比可调方波发生电路

(2)占空比可调的矩形波电路显然为了改变输出方8三角波发生器三角波发生器是由滞回比较器和积分器闭环组合而成的。积分器的输出反响给滞回比较器，作为滞回比较器的。1.当vO1=+VZ时,电容C充电,同时vO按线性逐渐下降，当使A1的VP略低于VN时，vO1从+VZ跳变为-VZ。

图9.27三角波发生器三角波发生器三角波发生器是由滞822.在vO1=-VZ后，电容C开场放电，vO按线性上升,当使A1的VP略大于零时,vO1从-VZ跳变为+VZ，如此周而复始，产生振荡。vO的上升时间和下降时间相等，斜率绝对值也相等，故vO为三角波。图9.28三角波发生器的波形动画14-32.在vO1=-VZ后，电容C开场放电，vO按线性上升,83

锯齿波发生器显然，为了获得锯齿波，应改变积分器的充放电时间常数。图中的二极管D和R'将使充电时间常数减为(R∥R')C，而放电时间常数仍为RC。

图9.29锯齿波发生器电路图锯齿波发生器显然，为了获得锯齿波84

图9.30锯齿波发生器的波形

锯齿波周期可以根据时间常数和锯齿波的幅值求得。锯齿波的幅值为：

vom=|Vz|R1/R2于是有动画14-4图9.30锯齿波发生器的波形锯齿波周期可85第九章完毕第九章完毕86第九章信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的根本概念与分类9.2有源低通滤波器(LPF)9.3有源高通滤波器(HPF)第九章信号处理与信号产生电路9.1滤波电路的根本概念与87有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的根底上增加一些R、C等无源元件而构成的。通常有源滤波器分为：低通滤波器〔LPF〕高通滤波器〔HPF〕带通滤波器〔BPF〕带阻滤波器〔BEF〕它们的幅度频率特性曲线如下图。

9.1.1滤波器的分类有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。88图9.01理想有源滤波器的频率响应

滤波器也可以由无源的电抗性元件或晶体构成，称为无源滤波器或晶体滤波器。图9.01理想有源滤波器的频率响应滤波器89我们学过无源滤波器〔即仅由R、L、C等元件组成而无放大器的滤波器〕我们还可以用低通和高通滤波器串联构成低频带通、带阻滤波器我们学过无源滤波器〔即仅由R、L、C等元件组成909.1.2滤波器的用途滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率成分的干扰。滤波过程如下图。

图9.02滤波过程9.1.2滤波器的用途滤波器主要用来滤除91《有源滤波器》-2教学课件929.1.3滤波器的通式

理想滤波器实际一阶滤波器9.1.3滤波器的通式理想滤波器93理想滤波器的传递函数：

n的阶次即滤波器的阶次，阶次越高，越逼近理想(见P.420,424)。分子分母都可以分解为假设干个二次多项式〔和一个一次多项式，n为奇数〕之积的形式。所以，只要会设计一阶、二阶滤波器，串联起来就是多阶滤波器。理想滤波器的传递函数：94二阶滤波器通式其中Q为品质因数；α=1/

Q称为阻尼系数；ωn为特征角频率，对于带通和带阻滤波器是中心频率；当时对于低通滤波器是高频截止频率ωH，对于高通滤波器是低频截止频率ωL

，Avp是通带增益。二阶滤波器通式其中Q为品质因数；α=1/95对于实际频率来说S=jω。对于低通、高通，其通式很容易理解。对于带通和带阻：

对于实际频率来说S=jω。96按滤波性能分类，滤波器又可分为：按滤波性能分类，滤波器又可分为：97《有源滤波器》-2教学课件98《有源滤波器》-2教学课件99滤波器的电路形式：

压控电压源型、无限增益多路反响型、双二次型滤波器的电路形式：

压控电压源型、无限增益多路反响型、双二次100在实际应用中滤波器的问题分为“分析〞与“设计〞分析时，根据电路求出传递函数，归纳为“通式〞的形式。与标准“通式〞比照，便可知是哪种滤波器〔低通？…?)；通带增益是多少；特征频率是多少；是哪种性能〔巴特沃思？…?)设计时，先选中滤波器电路形式〔无限增益多路反响型？…?)，再选电容器参数，然后根据题目要求的参数，依其公式便可设计出其它电路参数。在实际应用中滤波器的问题分为“分析〞与“设计〞101《有源滤波器》-2教学课件102Q对传输特性的影响见P.419Q对传输特性的影响见P.419103《有源滤波器》-2教学课件104《有源滤波器》-2教学课件105本节参考书：李永敏编?检测仪器电子电路?西北工业大学出版社本节参考书：106〔1〕二阶压控LPF二阶压控型低通有源滤波器如图9.08所示。

图9.08二阶压控型LPF9.3.1三种低通滤波器分析〔1〕二阶压控LPF图9.08二阶压控型LPF9.3.1107二阶压控型LPF的传递函数二阶压控型LPF的传递函数108频率响应

由传递函数可以写出频率响应的表达式当时，可以化简为

品质因数Q值为时的电压放大倍数的模与通带增益之比

频率响应当时，可以化简为品质因数Q值109

以上两式表明，当时，Q>1，在处的电压增益将大于，幅频特性在处将抬高，具体见图。

以上两式表明，当时，Q>1，在110(2)二阶无限增益多路反响型低通滤波器二阶无限增益多路反响型LPF如图9.11所示图9.11无限增益多路反馈型LPF(2)二阶无限增益多路反响型低通滤波器二阶无限增益多路111由图9.11可知传递函数为频率响应为对于节点N,可以列出下列方程图9.11多路反馈反相型二阶LPF由图9.11可知传递函数为频率响应为对于节点N,可以列出112(3)二阶双二次型低通有源滤波器(3)二阶双二次型低通有源滤波器113滤波器设计：

1、电容的选取2、由取R3=R4=R那么可由设计要求的fn选取C，并求得R；再由设计要求的Avp求得R1；由设计要求的Q求得R2。由上面的公式可以看出，调整C，可以单独调整fn，对Avp和Q无引响；调整R1可以单独调整Avp；调整R2可以单独调整Q。这是双二次型滤波器的优点。fc(Hz)1~1010~102102~103103~104104~105105~106C20~1μF1~0.1μF0.1~0.01μF104~103pF103~102pF102~10pF滤波器设计：

1、电容的选取2、由fc(Hz)1~1010~114作业：证明如下图电路为带通滤波器。设计这个滤波器，使其中心频率为1KHz，通频带宽度为100Hz，通带内放大倍数为10。要求计算出各个电阻与电容参数。图中运放选用μA741是否可行?为什么?作业：证明如下图电路为带通滤波器。设计这个滤波器，使其中心频115关于Q与通频带宽度的关系：关于Q与通频带宽度的关系：116《有源滤波器》-2教学课件117《有源滤波器》-2教学课件118

如果正反响量大，那么增幅，输出幅度越来越大，最后由三极管的非线性限幅，这必然产生非线性失真。反之，如果正反响量缺乏，那么减幅，可能停振。为此振荡电路要有一个稳幅电路。由放大电路和正反响组成9.5正弦波振荡电路的振荡条件12/27/2022如果正反响量大，那么增幅119为了获得单一频率的正弦波输出应该有选频网络正弦波发生电路的组成要素：

放大电路正反响网络选频网络稳幅电路为了获得单一频率的正弦波输出放大电路120

振荡条件

幅度平衡条件

相位平衡条件

AF=A+

F=2n动画9-1(a)负反响放大电路(b)正反响振荡电路图9.01振荡器的方框图振荡条件AF=A+F=2121

称为起振条件起振增幅振荡非线性特性限制幅度的增加产生失真选频网络选出失真波形的基波分量

正弦波输出。12/27/2022称为起振条件起振增122也可以在反响网络中参加非线性稳幅环节，用以调节放大电路的增益，从而到达稳幅的目的。12/27/2022也可以在反响网络中参加非线性稳幅环节，用以调节放大电123图9.02(a)RC串并联网络9.6RC正弦波振荡电路图9.02(a)RC串并联网络9.6RC正弦波振荡电路1241)122Cw1RCR1j()1(2121CRCRw-+++=R/j+)Cj/1(2122221112RCCRCRRRww+++=)j1]()Cj/1([222112RCRRRww+++=谐振频率为:

f0=当R1=R2，C1=C2时，谐振角频率和谐振频率分别为:)]j1/([+)Cj/1()j1/(22211222212CRRRCRRZZZwww+++=+=1)122Cw1RCR1j()1(2121CRCRw-+++125幅频特性:相频特性:当f=f0时的反响系数。此时的相角F=0。图9.02(b)RC串并联网络的频率特性曲线幅频特性:相频特性:当f=f0时的126(1)RC文氏桥振荡电路的构成RC串并联网络是正反响网络，另外还增加了R3和R4负反响网络。C1、R1和C2、R2正反响支路与R3、R4负反响支路正好构成一个桥路，称为文氏桥。图9.03RC文氏桥振荡电路12/27/2022(1)RC文氏桥振荡电路的构成C1、127当C1=C2、R1=R2时:

为满足起振的幅度条件≥

1，所以Af≥3。F=0当C1=C2、R1=R2时:为满足起振的128

(2)RC文氏桥振荡电路的稳幅过程R4是正温度系数热敏电阻，输出电压升高，R4上所加的电压升高，R4温度升高阻值增加，负反响增强，输出幅度下降。反之输出幅度增加。(2)RC文氏桥振荡电路的稳幅过程R4是正温度系数热129

(a)稳幅电路(b)稳幅原理图图9.04反并联二极管的稳幅电路

采用反并联二极管的稳幅电路如图9.04所示。电路的电压增益为

式中R"p是电位器上半部的电阻值，R'p是电位器下半部的电阻值。R'3=R3//RD，RD是并联二极管的等效平均电阻值。

当Vo大时，二极管支路的交流电流较大，RD较小，Avf减小，于是Vo下降。动画9-2(a)稳幅电路(b)稳130《有源滤波器》-2教学课件1319.7LC正弦波振荡电路

选频网络由LC并联谐振电路构成9.7.1LC并联谐振电路的频率响应9.7.2变压器反响LC振荡器9.7.3电感三点式LC振荡器9.7LC正弦波振荡电路1329.7.1选频放大器

LC并联谐振电路输出电压是频率的函数：

（a）LC并联谐振电路图9.05LC并联谐振电路与并联谐振曲线

（b）并联谐振曲线9.7.1选频放大器133

图9.06有损耗的谐振电路图9.06有损耗的谐振电路134

谐振时LC并联谐振电路相当于一个电阻。并联谐振电路的谐振阻抗f<f0时呈感性，f>f0时呈容性谐振时LC并联谐振电路相当于一个电阻。并135

谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比，称为并联谐振电路的品质因数

图9.06有损耗的谐振电路谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比136

归纳起来，LC并联谐振回路有以下特点：1、回路谐振频率为；2、谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，且到达最大；3、f<f0时呈感性，f>f0时呈容性；4、谐振时电感支路的电流和电容支路的电流大小相等方向相反，比回路总电流大Q倍；，5、阻抗特性曲线与Q值有关，Q越大曲线越锋利。

这些特性很重要，需要熟练掌握。这些特性很重要，需要熟练掌握。137选频放大器

利用LC并联回路的特性，用它代替共射极放大器的RC便组成选频放大器选频放大器1389.7.2变压器反响LC振荡电路图9.07变压器反响LC振荡电路交换反响线圈的两个线头，可使反响极性发生变化。调整反响线圈的匝数可以改变反响信号的强度变压器反响LC振荡电路的振荡频率与并联LC谐振电路一样，为9.7.2变压器反响LC振荡电路图9.07变压器反响LC1399.7.3电感三点式LC振荡器(又称哈特莱振荡器〕

图9.09电感三点式LC振荡器〔CB〕图9.10电感三点式LC振荡器〔CE〕9.7.3电感三点式LC振荡器(又称哈特莱振荡器〕1409.7.4电容三点式LC振荡电路(又称考比茨振荡器〕（a）CB组态（b）CE组态9.7.4电容三点式LC振荡电路(又称考比茨振荡器〕（a141《有源滤波器》-2教学课件142例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路试判断是否满足相位平衡条件。例9.1：图9.13为一个三点式振荡电路143例9.2：例9.2：144正反响系数F也由C1、C2决定。如果调整振荡频率，需同时调整C1和C2这时，只要调整C3就可调整振荡频率

正反响系数F也由C1、C2决定。如果调整振145调节振荡频率更方便

调节振荡频率更方便146某振荡器电路如以下图所示，说明各元器件的作用，当C4=5pf时列式计算振荡频率等于多少。ZL高频扼流圈

某振荡器电路如以下图所示，说明各元器件的作用，当C41479.7.5石英晶体LC振荡电路图9.15石英晶体的电抗曲线它有一个串联谐振频率fs,一个并联谐振频率

fp，二者十分接近。符号:9.7.5石英晶体LC振荡电路图9.15石英晶体的电抗148

利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电路，如图9.14所示。

(a)串联型f0=fs（b）并联型fs<f0<fp图9.14石英晶体振荡电路利用石英晶体的高品质因数的特点，构成LC振荡电149

对于图9.14(a)的电路与电感三点式振荡电路相似。要使反响信号能传递到发射极，为此石英晶体应处于串联谐振点，此时晶体的阻抗接近为零。对于图9.14(b)的电路，满足正反响的条件，为此，石英晶体必须呈电感性才能形成LC并联谐振回路，产生振荡。由于石英晶体的Q值很高，可到达几千以上，所示电路可以获得很高的振荡频率稳定性。对于图9.14(a)的电路与电感三点式振荡电150例9.3：分析图9.16的振荡电路能否产生振荡，假设产生振荡,石英晶体处于何种状态？

(a)(b)图9.16例9.3电路图例9.3：分析图9.16的振荡电路能否产生振荡，假设产生振荡1519.8非正弦信号产生电路

9.8.1比较器9.8.2非正弦波发生电路9.8非正弦信号产生电路

9.8.1比较器1529.8.1比较器固定幅度比较器滞回比较器窗口比较器比较器的应用比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。

9.8.1比较器固定幅度比较器15固定幅度比较器(1)过零比较器和电压幅度比较器(a)(b)

图9.17过零电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线固定幅度比较器(1)过零比较器和电压154

图9.18固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线图9.18固定电压比较器(a)电路图(b)传输特性曲线155(2)比较器的根本特点工作在开环或正反响状态。开关特性：因开环增益很大，比较器的输出只有高电平和低电平两个稳定状态。非线性：因大幅度工作，输出和输入不成线性关系。(2)比较器的根本特点工作在开环或正反响状态。15滞回比较器当输入电压vI从零逐渐增大，且

时，,称为上限阈值(触发)电平。当输入电压时，,此时触发电平变为，称为下限阈值(触发)电平。图9.19(a)滞回比较器电路图滞回比较器当输入电压vI从零逐渐增大，且157

当逐渐减小，在之前，始终等于，因此出现如图9.19(b)所示的滞回特性曲线。回差电压：图9.19滞回比较电路的传输特性当逐渐减小，在之前