滤波和波形产生-PPT精选
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电容滤波的不可控整流电路(0810)-PPT精品文档
（1）
（2）
将u2代入并求解得：
i 2 CU cos( t ) （3） C 2
R R
u 2 U 2 2 而负载电流为： i sin( t ) （4） R
于是
2 U 2 i i i 2 CU cos( t ) sin( t ) （5） d CR 2 R
电容滤波的不可控整流电路
1. 电容滤波的单相不可控整流电路 2. 电容滤波的三相不可控整流电路
1.电容滤波的不可控整流电路
在交—直—交变频器、不间断电源、开关电源 等应用场合中，大量应用。 最常用的是单相桥和三相桥两种接法。 由于电路中的电力电子器件采用整流二极管， 故也称这类电路为二极管整流电路。
1 2 [ t ( ) ] 2 R C 3 d 6 U s i n e 2 3 d [6 U s i n ( t +) ] 2 d ( t ) d ( t ) 2 t += 3
由上式可得
电流id 断续和连续的临界条件RC= 3 在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的， 3 /C。 分界点就是R= 3
arct RC an( ) RC RC e RC e sin 2 ( RC ) 1
（9）
显然 和 仅由乘积RC决定。图2给出了根据以 上两式求得的 和 角随RC变化的曲线
5/6 2/3 /2 /3 /6 0 10 20 30 40 RC/rad 50
id VD1 i2 u1 u2 VD2 L + uL VD3 iC + ud VD4 i2,u2,ud iR C R u2 i2 ud
0
滤波电路PPT优秀课件
Uo=5V
23
稳压系数S反映电网电压波动时对稳压电路的影 响。定义为当负载固定时，输出电压的相对变化 量与输入电压的相对变化量之比。
S Uo UI
Uo
UI
(2)输出电阻Ro （越小越好）
输出电阻用来反映稳压电路受负载变化的影响。
定义为当输入电压固定时输出电压变化量与输出
电流变化量之比。它实际上就是电源戴维南等效
滤波电路
交流 整流
脉动
滤波 直流
电压
直流电压
电压
滤波电路的结构特点: 电容与负载 RL 并联，或 电感与负载RL串联。 L
C
RL
RL
1
1. 电容滤波电路
uD
Ta
D
u1
u2
b
uo
2
D
Ta
D
u1
u2
b RL未接入时(忽略整流电路内阻)
u2
设t1时刻接 通电源
整流电路为 电容充电
t1
uo
充电结束
uo
没时有的t电输容出
电路的内阻。
12
2. 串联反馈式稳压电路
(1)电路结构的一般形式
调整元件 +
T
UI
+ _
基 准 电 压
UR
Uo
比
较 放 大
FUO
取 样
–
+ RL UO
–
串联式稳压电路的组成：
（1）基准电压；
（2）比较放大；
（3）输出电压取样电路；（4）调整元件
13
调整元件
+ T1
UI
+ _
基 准 电 压
UR
Uo
信号处理PPT课件
“逐点”子选板
16
11.9 课堂案例——继电器控制开关信号
本实例演示使用继电器Express VI开关信号，运行程序后调整按钮的开关， 控制信号在图表中的显示。 1．设置工作环境 2.输出仿真信号 3.信号操作 4.信号运算 5.运行程序
修改注释
17
前面板 波形图1
程序框图
波形图2
18
11.10 课后习题
6
波形测量子选板
11.2.1 基本平均直流-均方根
从信号输入端输入一个波形或数组，对其加窗，根据平均类型输入端口的值 计算加窗口信号的平均直流及均方根。信号输入端输入的信号类型不同，将使 用不同的多态VI实例。
基本平均直流-均方根VI
7
11.2.2 FFT频谱（幅度-相位）
计算时间信号的FFT频谱。FFT频谱的返回结果是幅度和相位。时间信号输入端 输入信号的类型决定使用何种多态VI实例。
第11章 信号处理
1
11.1 波形调理
波形调理主要用于对信号进行数字滤波和加窗处理。波形调理VI节点位于 “函数选板”→“信号处理”→“波形调理”子选板中，
波形调理子选板
11.1.1 数字FIR滤波器
数字FIR滤波器可以对单波形和多波形进行滤波。如果对多波形进行滤波， 则VI将对每一个波形进行相同的滤波。信号输入端和FIR滤波器规范输入端 的数据类型决定了使用哪一个VI多态实例。
下面对配置卷积和相关窗口中的选项进行介绍。 （1）信号处理 （2）结果预览
配置卷积和相关Express VI
12
11.3.2 课堂练习——卷积运算信号波 练习卷积和相关Express VI的使用。
程序前面板
程序框图
11.4 窗
整流滤波与稳压电路
物理实验中心实验指导书整流、滤波与稳压电路ﻬ整流、滤波与稳压电路整流电路是将工频交流电转为具有直流电成分的脉动直流电.整流电路由整流器件组成。
滤波电路是将脉动直流中的交流成分滤除,减少交流成分，增加直流成分。
滤波电路直接接在整流电路后面，通常由电容器，电感器和电阻器按照一定的方式组合而成.作用是把脉动的直流电变为平滑的直流电供给负载.稳压电路对整流后的直流电压采用负反馈技术进一步稳定直流电压。
直流电源的方框图如图1所示。
滤波电路利用电抗性元件对交、直流阻抗的不同，实现滤波。
电容器C对直流开路,对交流阻抗小，所以CL对直流阻抗小,对交流阻抗大，因此L 应与负载串联.经过滤波电路后,既可保留直流分量、又可滤掉一部分交流分量，改变了交直流成分的比例，减小了电路的脉动系数,改善了直流电压的质量。
一、实验目的1。
了解整流、滤波电路的作用．２。
进一步熟悉示波器的使用.3。
观察单相半波、单相桥式及单相桥式整流电容滤波电路的输入、输出电压波形。
二、实验原理为方便分析,把二极管当作理想器件,即认为它加上正向电压导通时电阻为零，加上反向电压截止时电阻为无穷大.电容器在电路中有储存和释放能量的作用,电源供给的电压升高时,它把部分能量储存起来,而当电源电压降低时,就把能量释放出来，从而减少脉动成分，使负载电压比较平滑。
1。
单相半波整流电路电路如图2所示。
设在输入交流电压正半周：A端为正、Ｂ端为负,二极管因承受正向电压而导通,电流I L通路是A-Ｖ1—RＬ－B。
忽略二极管正向压降时,输入电压全部加在负载R L上。
在输入交流电压负半周:B端为正、A端为负,二极管因承受反向电压而截止。
输入电压几乎全部降落在二极管V上，负载ＲＬ上电压基本为零。
图1 直流稳压电路方框图由图5可见，在交流电一个周期内,二极管半个周期导通半个周期截止，以后周期重复上述过程.2.单相桥式整流电路电路如图３所示。
设在输入交流电压正半周：A端为正、B端为负，即Ａ点电位高于B点电位。
项目六：整流、滤波及稳压电路
稳压管也是一种晶体二极管，它是利用PN结的击穿区 具有稳定电压特性来工作的。稳压管在稳压设备和一些电子 电路中获得广泛的应用。我们把这种类型的二极管称为稳压 管，以区别用在整流、检波和其他单向导电场合的二极管。
稳压二极管的主要参数: 1、稳定电压UZ：指稳压管通过额定电流时两端产 生的反向击穿电压值。 2、稳定电流IZ ：指稳压管产生稳定电压时通过 该管的电流值。 3、 动态电阻RZ：指稳压管两端电压变化与电流 变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一 般是工作电流愈大动态电阻则愈小。 4、额定功耗Pz ：由芯片允许温升决定，其数值为 稳定电压Uz 和允许最大电流Izm 的乘积。 5、反向漏电流IR ：指稳压二极管在规定的反向电 压下产生的漏电流。
CW217--/CW217M--/CW217L-CW317--/CW317M--/CW317L--
4.三端可调负输出集成稳压器，国标型号为CW137--/CW137M--/CW137L-
CW237--/CW237M--CW237L-CW337--/CW337M--/CW337L--
5.三端低压差集成稳压器 6. 大电流三端集成稳压器
基本稳压电路
电路结构：电路是由稳压二极管Vz和电阻R等构成，稳压二极 管Vz是稳定输出电压UL，使UL输出电压受制于稳压二极管Vz的稳 压电压值上。电阻R又称为限流电阻，其作用是限制通过的电流 ，使稳压管Vz的稳定电流IZ不超过最大值，并使输出U0电压趋向 稳定。
工作原理：（1）当电网电压升高时， U1 U2 UL的电压都会跟着升高，并引起稳 压二极管两端的电压UZ增加，使输出电压 UL也增加，根据稳压二极管反向击穿特性， 当反向电压有微小增加时，就会引起反向
整流电路是将交流电转变为具有脉动成分的直 流电。
稳压二极管的主要参数: 1、稳定电压UZ：指稳压管通过额定电流时两端产 生的反向击穿电压值。 2、稳定电流IZ ：指稳压管产生稳定电压时通过 该管的电流值。 3、 动态电阻RZ：指稳压管两端电压变化与电流 变化的比值。该比值随工作电流的不同而改变，一 般是工作电流愈大动态电阻则愈小。 4、额定功耗Pz ：由芯片允许温升决定，其数值为 稳定电压Uz 和允许最大电流Izm 的乘积。 5、反向漏电流IR ：指稳压二极管在规定的反向电 压下产生的漏电流。
CW217--/CW217M--/CW217L-CW317--/CW317M--/CW317L--
4.三端可调负输出集成稳压器，国标型号为CW137--/CW137M--/CW137L-
CW237--/CW237M--CW237L-CW337--/CW337M--/CW337L--
5.三端低压差集成稳压器 6. 大电流三端集成稳压器
基本稳压电路
电路结构：电路是由稳压二极管Vz和电阻R等构成，稳压二极 管Vz是稳定输出电压UL，使UL输出电压受制于稳压二极管Vz的稳 压电压值上。电阻R又称为限流电阻，其作用是限制通过的电流 ，使稳压管Vz的稳定电流IZ不超过最大值，并使输出U0电压趋向 稳定。
工作原理：（1）当电网电压升高时， U1 U2 UL的电压都会跟着升高，并引起稳 压二极管两端的电压UZ增加，使输出电压 UL也增加，根据稳压二极管反向击穿特性， 当反向电压有微小增加时，就会引起反向
整流电路是将交流电转变为具有脉动成分的直 流电。
第9章维纳滤波PPT课件
第九章 维纳滤波
(Wiener Filtering)
24.03.2021
.
1
主要内容
• 9.1 概述 • 9.2 波形线性均方估计的正交原理 • 9.3 维纳-霍夫（Wiener-Horf)积分方程 • 9.4 非因果的维纳滤波问题 • 9.5 因果的维纳滤波器 • 9.6 预测问题 • 9.7 后验维纳滤波与互补维纳滤波 • 9.8 维纳滤波器的应用
24.03.2021
.
18
代入均方误差式中，得到：
LMS
Es(t
a) as(t)
b
ds(t) dt
s(t
a)
Rss(0)aRss(a)bRs's(a)
Rss
(0)
Rs2s Rss
(a) (0)
R2 s's
(a)
Rs's' (0)
因为Rss(0)>0,此式最后一项大于零，所以， 它要比例9.1的LMS要小，主要是他利用了更 多的测量信息，估计效果更好些。
于是维纳-霍夫方程变为：
t
R x s(t) h (t)R x x ()d, t
24.03.2021
.
23
做变量替换，t-=,t-=,得到：
R x s() 0 h ()R x x( )d ,0
或：
R x s() 0 h ()R x x( )d ,0
此时：
L M S R s s(0 ) 0h ()R x s()d
24.03.2021
.
13
例9.1 简单预测问题
• 设观察中没有噪声，即x(t)=s(t)，又待估 计量是信号的预测值d(t)=s(t+a)，a>0， 设只用t时刻的观察值x(t)对d(t)作线性估 计：
(Wiener Filtering)
24.03.2021
.
1
主要内容
• 9.1 概述 • 9.2 波形线性均方估计的正交原理 • 9.3 维纳-霍夫（Wiener-Horf)积分方程 • 9.4 非因果的维纳滤波问题 • 9.5 因果的维纳滤波器 • 9.6 预测问题 • 9.7 后验维纳滤波与互补维纳滤波 • 9.8 维纳滤波器的应用
24.03.2021
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代入均方误差式中，得到：
LMS
Es(t
a) as(t)
b
ds(t) dt
s(t
a)
Rss(0)aRss(a)bRs's(a)
Rss
(0)
Rs2s Rss
(a) (0)
R2 s's
(a)
Rs's' (0)
因为Rss(0)>0,此式最后一项大于零，所以， 它要比例9.1的LMS要小，主要是他利用了更 多的测量信息，估计效果更好些。
于是维纳-霍夫方程变为：
t
R x s(t) h (t)R x x ()d, t
24.03.2021
.
23
做变量替换，t-=,t-=,得到：
R x s() 0 h ()R x x( )d ,0
或：
R x s() 0 h ()R x x( )d ,0
此时：
L M S R s s(0 ) 0h ()R x s()d
24.03.2021
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13
例9.1 简单预测问题
• 设观察中没有噪声，即x(t)=s(t)，又待估 计量是信号的预测值d(t)=s(t+a)，a>0， 设只用t时刻的观察值x(t)对d(t)作线性估 计：
波形产生电路
VR：门限电压
当VR=0时，即输入端电压和 零电平比较，称为过零比较器
过零比较器的波形变换作用：
-
为了使电压比较器的输出与后面电路的电平配合， 可在比较器的输出回路接一个由限流电阻R3 与双向稳压 管DZ 组成的限幅电路---限幅比较器。
同相输入有限幅的过零比较器
反相输入有限幅的过零比较器
2．迟滞比较器 迟滞比较器：单限比 较器的输出端通过电阻R4 引回到同相输入端构成
其门限电平VT由VR和vo共同决定
当输出为高电平时，vo=+ VZ,此时同相输入端的电压 称为上限门限电平VT+，当输出为低电平时，vo=- VZ,此 时同相输入端的电压称为下限门限电平VT－，
VT VT
R4 R2 VR VZ R2 R4 R2 R4 R4 R2 VR (VZ ) R2 R4 R2 R4
1 令： 0 f 2RC
F
1 f0 f 3 j( ) f0 f
当 f = f0
1 F 3
即：当 f = f0 时，RC串并联电路为正反馈选频网络。
Z1 当 f = f0
1 F 3
Z2
根据起振条件， AF 1
须
A 3
Rf R1
根据同相比例放大电路的增益 A 1 得电感L的作Fra bibliotek：为增大频率范围
变容二极管结电容-电压变化关系曲线
第五章小结： 1. 正弦波振荡器由放大电路、 正反馈网络和选频电路、稳 幅环节组成 2.振荡平衡条件：振幅平衡条件和相位平衡条件 ＿振幅平衡条件 AF 1
A F 2n（n为整数） ＿相位平衡条件（正反馈）
2．迟滞比较器
《滤波和波形产生》课件
低通滤波器允许低频信号通过，滤除高频信号，常 用于信号平滑和去噪。
带通滤波器的设计
带通滤波器只允许某个频率范围内的信号通过，滤 除其他频率范围的信号，常用于信号分离和频率选 择。
高通滤波器的设计
高通滤波器滤除低频信号，只允许高频信号通过， 常用于信号增强和频率截断。
带阻滤波器的设计
带阻滤波器滤除某个频率范围内的信号，允许其他 频率范围的信号通过，常用于信号抑制和频率选择。
3 模拟波形产生的基本原理
4 数字波形产生的基本原理
模拟波形产生电路通过操纵电流、电压或频 率的变化来生成目标波形，如正弦波振荡器、 方波发生器等。
数字波形产生器利用数字计算和存储技术， 通过改变离散数据的值和间隔来生成目标波 形。
模拟波形产生的实现
正弦波产生电路
正弦波产生电路利用振荡电路和反馈原理，输出稳 定频率和幅度可调的正弦波信号。
《滤波和波形产生》PPT 课件
欢迎来到《滤波和波形产生》PPT课件。在这个课程中，我们将深入探讨滤波 的基本概念和波形的产生原理，帮助您全面了解这个领域的知识。准备好了 吗？让我们开始吧！
滤波的基本概念
滤波的定义
滤波是一种信号处理技术，用于去除信号中的噪 声、干扰或不需要的成分。
模拟滤波的基本原理
数字滤波的实现
FIR数字滤波器的基本原理
FIR（有限脉冲响应）数字滤波器利用线性加权 和滑动窗口，以有限长度的脉冲响应对信号进 行滤波。
数字滤波器的设计方法
数字滤波器的设计通常基于滤波器系数的选择和 滤波器结构的设计。常见的设计方法包括窗函数 法、优化法和自适应法。
IIR数字滤波器的基本原理
IIR（无限脉冲响应）数字滤波器利用递归差分 方程和反馈，将输出信号与输入信号进行滤波 。
带通滤波器的设计
带通滤波器只允许某个频率范围内的信号通过，滤 除其他频率范围的信号，常用于信号分离和频率选 择。
高通滤波器的设计
高通滤波器滤除低频信号，只允许高频信号通过， 常用于信号增强和频率截断。
带阻滤波器的设计
带阻滤波器滤除某个频率范围内的信号，允许其他 频率范围的信号通过，常用于信号抑制和频率选择。
3 模拟波形产生的基本原理
4 数字波形产生的基本原理
模拟波形产生电路通过操纵电流、电压或频 率的变化来生成目标波形，如正弦波振荡器、 方波发生器等。
数字波形产生器利用数字计算和存储技术， 通过改变离散数据的值和间隔来生成目标波 形。
模拟波形产生的实现
正弦波产生电路
正弦波产生电路利用振荡电路和反馈原理，输出稳 定频率和幅度可调的正弦波信号。
《滤波和波形产生》PPT 课件
欢迎来到《滤波和波形产生》PPT课件。在这个课程中，我们将深入探讨滤波 的基本概念和波形的产生原理，帮助您全面了解这个领域的知识。准备好了 吗？让我们开始吧！
滤波的基本概念
滤波的定义
滤波是一种信号处理技术，用于去除信号中的噪 声、干扰或不需要的成分。
模拟滤波的基本原理
数字滤波的实现
FIR数字滤波器的基本原理
FIR（有限脉冲响应）数字滤波器利用线性加权 和滑动窗口，以有限长度的脉冲响应对信号进 行滤波。
数字滤波器的设计方法
数字滤波器的设计通常基于滤波器系数的选择和 滤波器结构的设计。常见的设计方法包括窗函数 法、优化法和自适应法。
IIR数字滤波器的基本原理
IIR（无限脉冲响应）数字滤波器利用递归差分 方程和反馈，将输出信号与输入信号进行滤波 。
滤波和波形产生PPT精选精品文档
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
所有正反馈电路都会产生自激振荡吗？
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 产生自激振荡的原理
xi= xf
去 掉 信 号 仍 有 输 出
反 馈 信 号 代 替 了 输 入 信 号
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
2. 振荡条件
正反馈放大 电路框图 （注意与负 反馈方框图 的差别）
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ，去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出。
又 A F A F afA F af 所以振荡条件为
A()F()1 振幅平衡条件
a( )f( ) 2 n π相位平衡条件，n是整数
9.3.2 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
A(s)
s2
A0s2
c
Q
s
c2
归一化的幅频响应
20lgA(j) 20lg
1
A0
(c)212(Q c )2
2. 巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应
A(j)
3. 起振和稳幅
起振条件
A()F()1
a()f()2nπ
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，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
噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放
大，成为振荡电路的输出信号。
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。
1. 电路组成 2. RC串并联选频网络的选频特性 3. 振荡电路工作原理 4. 稳幅措施
1. 电路组成
所有正反馈电路都会产生自激振荡吗？
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 产生自激振荡的原理
xi= xf
去 掉 信 号 仍 有 输 出
反 馈 信 号 代 替 了 输 入 信 号
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
2. 振荡条件
正反馈放大 电路框图 （注意与负 反馈方框图 的差别）
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ，去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出。
又 A F A F afA F af 所以振荡条件为
A()F()1 振幅平衡条件
a( )f( ) 2 n π相位平衡条件，n是整数
9.3.2 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
A(s)
s2
A0s2
c
Q
s
c2
归一化的幅频响应
20lgA(j) 20lg
1
A0
(c)212(Q c )2
2. 巴特沃斯传递函数及其归一化幅频响应
A(j)
3. 起振和稳幅
起振条件
A()F()1
a()f()2nπ
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，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
噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放
大，成为振荡电路的输出信号。
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。
1. 电路组成 2. RC串并联选频网络的选频特性 3. 振荡电路工作原理 4. 稳幅措施
1. 电路组成
统计滤波
估计方差:
P(n) E{ε x (n)ε xT (n)} [1 K (n)C(n)]P(n n 1)[1 K (n)C(n)]T K (n)Q(n)K T (n)
代价函数: 令:
J (n) treP(n)
( ABK ) AB; (KAB) BT A K K
x(n) MMSE
进一步限定 T 是一个线性算子，则相应的算法 就成为线性最小均方估计算法（LMS）。这就是 下面一节将要介绍的离散维纳滤波。
§5.2 离散维纳滤波
一. 推导准则（最小均方误差估计）
N 1 i 0
ˆ(n) T {x(n)} w(i) x(n i) s
如此则必然存在一估计误差:
εs (n) s(n) T x(n)
沿用贝叶斯的风险代价思路:
ˆ(n) C E ε s (n) ε s (n) E s(n) s
T
2
按照使上面公式达到最小值的原则来找到波形估计子:
则得到信号波形的最小均方估计
ˆ ( n) T s
ˆ (n) (1 - φ)x ˆ (n n 1) φx ˆ ls (z (n)) x ˆ (n n 1) K (n)(z(n) z ˆ (n)) x ˆ (n n 1) K (n)[z(n) C (n) x ˆ (n n 1)] x ˆ (n n 1) K (n)α(n) x
（2)
增益控制
z ( n)
K
ˆ ( n) x
z
1
ˆ ( n) z
C
ˆ (n n 1) x
A
ˆ (n 1) x
如果能动态地调整 K 同时又适合对状态向量 的递推计算------卡尔曼滤波方法的主导思想！
P(n) E{ε x (n)ε xT (n)} [1 K (n)C(n)]P(n n 1)[1 K (n)C(n)]T K (n)Q(n)K T (n)
代价函数: 令:
J (n) treP(n)
( ABK ) AB; (KAB) BT A K K
x(n) MMSE
进一步限定 T 是一个线性算子，则相应的算法 就成为线性最小均方估计算法（LMS）。这就是 下面一节将要介绍的离散维纳滤波。
§5.2 离散维纳滤波
一. 推导准则（最小均方误差估计）
N 1 i 0
ˆ(n) T {x(n)} w(i) x(n i) s
如此则必然存在一估计误差:
εs (n) s(n) T x(n)
沿用贝叶斯的风险代价思路:
ˆ(n) C E ε s (n) ε s (n) E s(n) s
T
2
按照使上面公式达到最小值的原则来找到波形估计子:
则得到信号波形的最小均方估计
ˆ ( n) T s
ˆ (n) (1 - φ)x ˆ (n n 1) φx ˆ ls (z (n)) x ˆ (n n 1) K (n)(z(n) z ˆ (n)) x ˆ (n n 1) K (n)[z(n) C (n) x ˆ (n n 1)] x ˆ (n n 1) K (n)α(n) x
（2)
增益控制
z ( n)
K
ˆ ( n) x
z
1
ˆ ( n) z
C
ˆ (n n 1) x
A
ˆ (n 1) x
如果能动态地调整 K 同时又适合对状态向量 的递推计算------卡尔曼滤波方法的主导思想！
方波的产生及波形变换
常熟理工学院电气与自动化工程学院课程设计说明书课程名称：电子技术课程设计设计题目：方波的产生及波形变换班级：姓名：学号：指导老师：设计时间：2014年1月12日电气与自动化工程学院课程设计评分表课程设计题目：方波的产生及波形变换班级：学号：姓名：指导老师：2014 年 1 月日目录课程设计任务书。
4 第一章信号发生器的总体设计。
.。
5 1.1设计思路。
5 第二章波形电路。
6 2.1方波发生电路的工作原理。
6 2.2三角波波发生电路的工作原理，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，8 2.3正弦波波发生电路的工作原理，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，8 2.4波形产生总体结构图，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，9 第三章仿真.。
11 3.1仿真图，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，11 3.2仿真结果分析，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，，12 第四章收获和体会。
15 第五章参考文献.。
16电子技术课程设计任务书课题名称方波产生和波形变换电路一、设计目的1.了解集成运放电路的组成和使用；2.了解集成运放几种典型应用电路的工作原理；3.掌握利用运算放大器设计方波产生电路、波形变换电路和调试的方法。
二、设计内容与要求1.利用多个运算放大器设计一个方波产生和波形变换电路；2.对产生的方波信号的幅度和频率不做统一规定，请自行设计，产生的方波信号经积分电路得到三角波，再对三角波进行有源低通滤波，最终得到正弦波；3.电路工作电源为±12V；4.画出电路图，写出完整的报告；5.用面包板搭出电路，并调试之。
三、总体方案参考四、设计报告内容要求1.写出你考虑该问题的基本设计思路，画出一个实现电路功能的大致框图。
2.画出框图中的各部分电路，只允许采用运放芯片实现方波产生、波形变换和低通滤波。
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A0
1(c /)2n
归一化幅频响应
9.3.3 有源带通滤波电路
1. 电路组成原理 可由低通和高通串联得到
H
1 R1C 1
L
1 R2C 2
低通截止角频率 高通截止角频率
必须满足 L H
9.3.3 有源带通滤波电路
2. 例9.3.2
3. 二阶有源带通滤波电路
传递函数
A(s)1(3-AV A FV )F ssC CR R (sC)2R
( 0 ) f arctg0 3
当 0R 1C 或ff02π1 RC
幅频响应有最大值
1 FVmax 3
相频响应 f 0
3. 振荡电路工作原理
当
0
1 RC
时，
f
0
用瞬时极性法判断可知，电 路满足相位平衡条件
af 2nπ
此时若放大电路的电压增益为
9.2 一阶有源滤波电路
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
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
9.3 高阶有源滤波电路
9.3.1 二阶有源低通滤波电路 9.3.2 二阶有源高通滤波电路 9.3.3 二阶有源带通滤波电路 9.3.4 二阶有源带阻滤波电路
3. 起振和稳幅
起振条件
A()F()1
a()f()2nπ
# 振荡电路是单口网络，无须输入信号就能起振，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
噪声中，满足相位平衡条件的某一频率0的噪声信号被放
大，成为振荡电路的输出信号。
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。
1 1(f / fH)2
（幅频响应）
电压增益的相角 Harc(ft/afH n ) （相频响应）
1. RC低通电路的频率响应
②频率响应曲线描述
幅频响应
AVH
1 1(f / fH)2
最大误差 -3dB
相频响应 Harc(ft/afH n )
2. RC高通电路的频率响应
RC高通电路
AV=1, Ri=∞, Ro=0 –
AVH1(s)
=? AVH2(s)
= AVH1(s)
AVH2(s)
9.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
传递函数 其中
A(s) A0 1 s c
A0
1
Rf R1
同相比例 放大系数
c
1 RC
特征角频率
故，幅频相应为
A(j) A0 1 ( )2 c
AVL(s)11/s1 R 2C2
通带
阴
A2 A0
阻
碍
阴
阻带
O 阻碍
2
通带 测评
总结：
低通
互偶
高通
空载时 带负载时
空载： Aup 1
fp
1 2πRC
Au
1 1 j
f
fp
带载：
A u p
R
RL RL
负载变化，通 带放大倍数和截 止频率均变化。
fp
2π
(R
1 ∥
R L )C
1. 电路组成 2. RC串并联选频网络的选频特性 3. 振荡电路工作原理 4. 稳幅措施
1. 电路组成
RC桥式振荡电路
反馈网络兼做选频 网络
Av
1
Rf R1
要满足相位条件
f 2n
2. RC串并联选频网络的选频特性
反馈系数
FV
(s)
Vf (s) Vo (s)
Z2 Z1 Z2
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ，去掉 X i ， X o 仍有稳定的输出。
又 A F A F afA F af 所以振荡条件为
A()F()1 振幅平衡条件
a( )f( ) 2 n π相位平衡条件，n是整数
Io
Rf 功 耗
Rf 温度
Rf 阻 值
AV
AV 3
AVFV 1 稳幅
4. 稳幅措施
采用非线性元件
场效应管（JFET）
D、R4、C3 整流滤波
T 压控电阻
AV
1
Rp3 R3 RDS
3
稳幅原理
Vo
VG S(负值)
AV
RDS
可变电阻区， 斜率随vGS不
iD
同而变化
AV 3
AVFV 1 稳幅
vGS=0V -1V -2V -3V
vDS
4. 稳幅措施
采用非线性元件
二极管
起振时
AV
1R2R3 R1
3
其 中R3是R3、D1和D2并 联支路的等效电阻
稳幅原理
Vo
R3
AV
稳幅环节
AV 3
AVFV 1 稳幅
end
9.8 非正弦信号产生电路
9.3.1 有源低通滤波电路
1. 二阶有源低通滤波电路
2. 传递函数
AVF
1
Rf R1
（同相比例）
对于滤波电路，有
AVF
Vo (s) VP (s)
1/sC VP(s)R1/sCVA(s)
Vi(s)VA(s) VA(s)Vo(s) VA(s)VP(s)0
R
1/sC
R
得滤波电路传递函数
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 AF 回1到 AF1。
4. 振荡电路基本组成部分
放大电路（包括负反馈放大电路） 反馈网络（构成正反馈的） 选频网络（选择满足相位平衡条件的一个频率。经常与反馈
网络合二为一。） 稳幅环节
end
9.6 RC正弦波振荡电路
sCR
13sCR(sCR)2
又 s j
且令 0
1 RC
则
FV
3
j(
1
0
)
0
幅频响应
FV
1
32 ( 0 )2 0
( 0 ) 相频响应 f arctg0 3
2. RC串并联选频网络的选频特性
FV
1
32 ( 0 )2 0
角波）的工作原理
9.1 滤波电路的基本概念与分类
1. 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。
基本原理就是利用电路的频率特性实现对信号中频率成分的
选择。
A(s) Vo(s) Vi (s)
s j 时，有 A (j)A (j)ej() A(j)()
end
3、滤波电路的研究对象
低通滤波器（LPF） 通带放大倍数
理想幅频特性 无过渡带
通带截止频率
下降速率
用幅频特性描述滤波特性，要研究 A u、p A u ( fP 、下降速率)。
4.7.1 单时间常数RC电路的频率响应（补充）
1. RC低通电路的频率响应
①增益频率函数 （电路理论中的稳态分析）
A u
1
A u p j
f
fp
从频率特性图上我们可以看到：
（1）一阶无源低通滤波器的电压放大倍数低， 只有1；
（2）带负载能力差；
（3）在通带截止频率附近有-20dB/十倍频的幅度衰减， 并有-45°/十倍频的相位滞后。
9.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
隔离级
+
Vo1
RL
Vo2
RL
则
A(s)
s2
A0c2
n
Q
s
c2
注意：当 3A V F0，A V 即 F3时滤， 波电路才能稳定工作。
2. 传递函数 用 s j代入，可得传递函数的频率响应： 归一化的幅频响应
A(j)
1
20lg
20lg
A0
1(c)22(cQ)2
相频响应
(
)
只有正反馈电路才能产生自激振荡。
所有正反馈电路都会产生自激振荡吗？
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 产生自激振荡的原理
xi= xf
去 掉 信 号 仍 有 输 出
反 馈 信 号 代 替 了 输 入 信 号
9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
2. 振荡条件
正反馈放大 电路框图 （注意与负 反馈方框图 的差别）
9.8.1 电压比较器
单门限电压比较器 迟滞比较器
9.8.2 方波产生电路 9.8.3 锯齿波产生电路
9.8.1 电压比较器
1. 单门限电压比较器 特点： 开环，虚短不成立
增益A0大于105
VEEvOVCC运算放大器工作在非线性状态下
（1）过零比较器 假 V E 设 E V C C V M
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 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 RC正弦波振荡电路 9.8 非正弦信号产生电路
本章学习要求
1. 理解滤波电路的工作原理，了解它的主要参数，能 根据需要合理选择滤波电路。
2. 掌握产生正弦波振荡的相位平衡和幅度平衡条件。 3. 掌握文氏电桥振荡器的工作原理和振荡频率的计算。 4. 理解各种非正弦波发生电路（矩形波、锯齿波和三
AV
1
Rf R1
3
则振荡电路满足振幅平衡条件
1
AVFV