模电四川大学川大.pptx
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1、9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类1.基本概念基本概念滤波器: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。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。经滤波电路后,则可滤掉高频成分。第1页/共72页有源滤波器:由有源器件构成的滤波器。滤波电路传递函数定义时,有其中 模,幅频响应 相位角,相频响应群时延响应第2页/共72页2.分类分类低通(LPF)高通(HPF)带通(BPF)带阻(BEF)全通(APF)end第3页/共72页1.低通滤波电路低通滤波电路传递函数其中特征角频率故,幅频相应为同相比例放大系数9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤
2、波电路第4页/共72页2.高通滤波电路高通滤波电路 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。end 低通电路中的R和C交换位置便构成高通滤波电路第5页/共72页9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路有源高通滤波电路有源高通滤波电路有源带通滤波电路有源带通滤波电路二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路有源低通滤波电路有源低通滤波电路第6页/共72页有源低通滤波电路有源低通滤波电路1.二阶有源低通滤波电路2.传递函数对于滤波电路,有得滤波电路传递函数(二阶)(同相比例)第7页/共72页令称为通带增益称为特征角频率称为等效品质因
3、数则滤波电路才能稳定工作。注意:第8页/共72页用 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第9页/共72页3.幅频响应归一化的幅频响应曲线Q Q=0.707=0.707时幅频响应较平坦第10页/共72页4.n阶巴特沃斯传递函数传递函数为式中n为阶滤波电路阶数,c为3dB截止角频率,A0为通带电压增益。第11页/共72页有源高通滤波电路有源高通滤波电路1.二阶高通滤波电路 将低通电路中的电容和电阻对换,便成为高通电路。传递函数归一化的幅频响应第12页/共72页2.2.巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应归一化幅频响应第13页/共72页有源带通滤波电路有源带通滤波电路1.电路组成原理
4、可由低通和高通串联得到必须满足低通截止角频率高通截止角频率第14页/共72页2.例第15页/共72页3.3.二阶有源带通滤波电路 令传递函数得第16页/共72页二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路可由低通和高通并联得到必须满足第17页/共72页双T T选频网络二阶有源带阻滤波电路二阶有源带阻滤波电路第18页/共72页双T T带阻滤波电路第19页/共72页阻滤波电路的幅频特性 end第20页/共72页要想获得好的滤波特性,一般需要较高的阶数。滤波器的设计计算十分麻烦,需要时可借助于工程计算曲线和有关计算机辅助设计软件。第21页/共72页*9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器不作要求end第2
5、2页/共72页9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 正弦波发生电路能产生正弦波输出,它是在放大电路的基础上加上正反馈而形成的,它是各类波形发生器和信号源的核心电路。正弦波发生电路也称为正弦波振荡电路或正弦波振荡器。第23页/共72页1.振荡电路基本组成部分振荡电路基本组成部分 为了产生正弦波,必须在放大电路里加入正反馈,因此放大电路和正反馈网络是振荡电路的最主要部分。但是,这样两部分构成的振荡器一般得不到正弦波,这是由于很难控制正反馈的量。如果正反馈量大,则增幅,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,如果正反馈量不足,则减幅,可能停振,为此
6、振荡电路要有一个稳幅电路。第24页/共72页 为了获得单一频率的正弦波输出,应该有选频网络,选频网络往往和正反馈网络或放大电路合而为一。选频网络由R R、C C和L L、C C等电抗性元件组成。正弦波振荡器的名称一般由选频网络来命名。正弦波发生电路的组成 4放大电路(包括负反馈放大电路)4反馈网络(构成正反馈的)4选频网络(选择满足相位平衡条件的一个频率。4经常与反馈网络合二为一。)4稳幅环节第25页/共72页正反馈放大电路框图(注意与负反馈方框图的差别)2.振荡条件振荡条件若环路增益则去掉仍有稳定的输出。又又所以振荡条件为振幅平衡条件相位平衡条件第26页/共72页起振条件3.起振和稳幅起振和
7、稳幅#振荡电路是单口网络,无需输入信号就能起振,起振的信号源来自何处?振荡电路是单口网络,无需输入信号就能起振,起振的信号源来自何处?振荡电路是单口网络,无需输入信号就能起振,起振的信号源来自何处?振荡电路是单口网络,无需输入信号就能起振,起振的信号源来自何处?电路器件内部噪声以及电源接通扰动 当输出信号幅值增加到一定程度时,就要限制它继续增加,否则波形将出现失真。噪声中,满足相位平衡条件的某一频率 0 0的噪声信号被放大,成为振荡电路的输出信号。稳幅的作用就是,当输出信号幅值增加到一定程度时,使振幅平衡条件从 回到第27页/共72页9.6 RC正弦波振荡电路正弦波振荡电路1.电路组成电路组成
8、2.RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性3.振荡电路工作原理振荡电路工作原理4.稳幅措施稳幅措施第28页/共72页1.电路组成电路组成反馈网络兼做选频网络RC桥式振荡电路第29页/共72页反馈系数2.RC串并联选频网络的选频特性串并联选频网络的选频特性幅频响应又且令且令则相频响应第30页/共72页当幅频响应有最大值相频响应第31页/共72页3.振荡电路工作原理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当当时,时,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 的正弦波第32页/
9、共72页采用非线性元件4.稳幅措施稳幅措施4热敏元件热敏电阻热敏电阻起振时,即热敏电阻的作用稳幅第33页/共72页采用非线性元件4场效应管(JFET)稳幅原理稳幅整流滤波T 压控电阻可变电阻区,斜率随vGS不同而变化第34页/共72页end采用非线性元件4二极管稳幅原理稳幅起振时稳幅环节第35页/共72页9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路三点式三点式LC振荡电路振荡电路石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路LC选频放大电路选频放大电路第36页/共72页 LC LC正弦波振荡电路的构成与RCRC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
10、稳幅电路。这里的选频网络是由LCLC并联谐振电路构成,正反馈网络因不同类型的LCLC正弦波振荡电路而有所不同。LC选频放大电路选频放大电路1.并联谐振回路 输入信号频率过高,电容的旁路作用加强,输出减小;反之频率太低,电感将短路输出。第37页/共72页等效损耗电阻等效损耗电阻一般有一般有则则当当 时,时,电路谐振。电路谐振。为谐振频率为谐振频率谐振时谐振时阻抗最大,且为纯阻性阻抗最大,且为纯阻性其中其中为品质因数为品质因数同时有同时有即即第38页/共72页阻抗频率响应阻抗频率响应(a)幅频响应 (b)相频响应 第39页/共72页变压器反馈变压器反馈LC振荡电路振荡电路 LC并联谐振电路作为并联
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