模电 康华光 第六版 ppt 10资料
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《电子技术基础》
模拟部分 （第六版）
华中科技大学 张林
电子技术基础模拟部分
1 绪论 2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路 6 频率响应 7 模拟集成电路 8 反馈放大电路 9 功率放大电路 10 信号处理与信号产生电路 11 直流稳压电源
电路如何改变？
R1
Rf
－
幅频响应如何变化？
＋
一阶有源滤波电路通
vI －
R vP C
＋ 同相比例 ＋ 放大电路 vO RL
－
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。
有源滤波电路和无源滤波电 路相比有何优缺点？
无源 RC 滤波电路
20lg|
A(j) A0
R
1 / sC
R
得滤波电路传递函数
A(s) Vo (s) Vi (s)
1
(3
-
AVF
AVF )sCR
( sCR )2
（二阶）
9
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
2. 传递函数
A( s )
Vo (s) Vi (s)
1 (3 -
AVF AVF )sCR
( sCR )2
令 A0 AVF 称为通带增益
L
理想 实际
希望抑制50Hz的
干扰信号，应选用
O
L 0 H
哪种类型的滤波电
路？
O
H 0 L
|A|
理想
A0
通带
放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？
O
5
华中科技大学 张林
10.2 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
10.1 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。 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
A(s) Vo (s)
vI (t)
Vi (s)
s j 时，有 A(j ) A(j ) ( )
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 () —— 相位角，相频响应
|/dB
0
－3
实际
－20 1
理想 －20dB/十倍频程 10 /C
7
华中科技大学 张林
10.3 高阶有源滤波电路
10.3.1 有源低通滤波电路 10.3.2 有源高通滤波电路 10.3.3 有源带通滤波电路 10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
8
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
1. 二阶有源低通滤波电路
2
华中科技大学 张林
10 信号处理与信号产生电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
3
华中科技大学 张林
滤波电路
vO (t )
( ) d( ) (s) d
群时延响应
4
华中科技大学 张林
10.1 滤波电路的基本概念与分类
2. 分类
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
|A|
实际 理想
|A|
理想 实际
A0
A0
通带
阻带
阻带
O
H
O
|A|
理想
|A|
A0
实际
A0
通带
2. 传递函数
vI
R A C1R＝C vP
AVF
1
Rf R1
（同相比例）
对于滤波电路，有
vA C2＝C
AVF
Vo (s) VP (s)
1 / sC VP (s) R 1 / sC VA (s)
＋
vO
－ (AVF-1)R1
R1 同相比例 放大电路
Vi (s) VA (s) VA (s) Vo (s) VA (s) VP (s) 0
1
( c
)2
2
( cQ
)2
Q＝10
5 2
1 0.707 0.5
产生增益过冲的 原因是什么？
上限角频率H和 特征角频率C有
何差别？
－20
－30 0.3 0.4
－40 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 10 /C
12
华中科技大学 张林
4. n阶巴特沃斯传递函数
传递函数为 A(jω)
A0
1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电
压增益。 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9
0.8
n＝1
理想
0.7
0.6
0.5
n＝1
0.4
n＝2
0.3
0.2
n＝4
n＝3
0.1
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
c
特征角频率
故，幅频相应为
A(j )
A0
1 ( )2 c
R1
Rf
－
＋ vI
R vP C
＋ 同相比例 ＋ 放大电路 vO RL
－
－
无源 RC 滤波电路
20lg|
A(j) A0
|/dB
0
－3
实际
理想 －20dB/十倍频程
－20
1
10 /C
6
华中科技大学 张林
10.2 一阶有源滤波电路
2. 高通滤波电路
13
华中科技大学 张林
10.3.2 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 vI C R C vP
和电阻对换，便成为高
vA
通电路。
R
传递函数
A(s)
s2
A0 s2
c
Q
s
c2
＋
vO
－ (AVF -1)R1
R1 同相比例 放大电路
归一化的幅频响应
A(j )
20 lg
20 lg
A0
Q 1 称为等效品质因数 3 AVF
c
1 RC
称为特征角频率
则 A(s)
A0ωc2
s2
ωc Q
s
ωc2
注意：当 3 AVF 0，即 AVF 3时，滤波电路才能稳定工作。
10
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
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
1
(c
)2
1 2
( c Q
)2
14
华中科技大学 张林
Baidu Nhomakorabea
10.3.2 有源高通滤波电路
2. 巴特沃斯传递函数及 其归一化幅频响应
A(jω)
A0
1 (ωc / ω)2n
归一化幅频响应 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9 0.8
n＝2 n＝3
0.7 n＝1
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
n＝4
0.1
0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
A(j )
20 lg
20 lg
A0
1
2
1
(
c
)2
( )2 cQ
相频响应
(
)
arctg
1
(
cQ
)2
c
11
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
3. 幅频响应
归一化的幅 频响应曲线
20 lg A(j ) 20 lg
A0
20lg|
A(j) A0
|/dB
20
10
－03 －10
1
模拟部分 （第六版）
华中科技大学 张林
电子技术基础模拟部分
1 绪论 2 运算放大器 3 二极管及其基本电路 4 场效应三极管及其放大电路 5 双极结型三极管及其放大电路 6 频率响应 7 模拟集成电路 8 反馈放大电路 9 功率放大电路 10 信号处理与信号产生电路 11 直流稳压电源
电路如何改变？
R1
Rf
－
幅频响应如何变化？
＋
一阶有源滤波电路通
vI －
R vP C
＋ 同相比例 ＋ 放大电路 vO RL
－
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。
有源滤波电路和无源滤波电 路相比有何优缺点？
无源 RC 滤波电路
20lg|
A(j) A0
R
1 / sC
R
得滤波电路传递函数
A(s) Vo (s) Vi (s)
1
(3
-
AVF
AVF )sCR
( sCR )2
（二阶）
9
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
2. 传递函数
A( s )
Vo (s) Vi (s)
1 (3 -
AVF AVF )sCR
( sCR )2
令 A0 AVF 称为通带增益
L
理想 实际
希望抑制50Hz的
干扰信号，应选用
O
L 0 H
哪种类型的滤波电
路？
O
H 0 L
|A|
理想
A0
通带
放大音频信号，应选用哪种类型的滤波电路？
O
5
华中科技大学 张林
10.2 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
10.1 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。 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
A(s) Vo (s)
vI (t)
Vi (s)
s j 时，有 A(j ) A(j ) ( )
其中 A(j ) —— 模，幅频响应 () —— 相位角，相频响应
|/dB
0
－3
实际
－20 1
理想 －20dB/十倍频程 10 /C
7
华中科技大学 张林
10.3 高阶有源滤波电路
10.3.1 有源低通滤波电路 10.3.2 有源高通滤波电路 10.3.3 有源带通滤波电路 10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
8
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
1. 二阶有源低通滤波电路
2
华中科技大学 张林
10 信号处理与信号产生电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
3
华中科技大学 张林
滤波电路
vO (t )
( ) d( ) (s) d
群时延响应
4
华中科技大学 张林
10.1 滤波电路的基本概念与分类
2. 分类
低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 全通（APF）
|A|
实际 理想
|A|
理想 实际
A0
A0
通带
阻带
阻带
O
H
O
|A|
理想
|A|
A0
实际
A0
通带
2. 传递函数
vI
R A C1R＝C vP
AVF
1
Rf R1
（同相比例）
对于滤波电路，有
vA C2＝C
AVF
Vo (s) VP (s)
1 / sC VP (s) R 1 / sC VA (s)
＋
vO
－ (AVF-1)R1
R1 同相比例 放大电路
Vi (s) VA (s) VA (s) Vo (s) VA (s) VP (s) 0
1
( c
)2
2
( cQ
)2
Q＝10
5 2
1 0.707 0.5
产生增益过冲的 原因是什么？
上限角频率H和 特征角频率C有
何差别？
－20
－30 0.3 0.4
－40 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 10 /C
12
华中科技大学 张林
4. n阶巴特沃斯传递函数
传递函数为 A(jω)
A0
1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数，c为3dB载止角频率，A0为通带电
压增益。 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9
0.8
n＝1
理想
0.7
0.6
0.5
n＝1
0.4
n＝2
0.3
0.2
n＝4
n＝3
0.1
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
c
特征角频率
故，幅频相应为
A(j )
A0
1 ( )2 c
R1
Rf
－
＋ vI
R vP C
＋ 同相比例 ＋ 放大电路 vO RL
－
－
无源 RC 滤波电路
20lg|
A(j) A0
|/dB
0
－3
实际
理想 －20dB/十倍频程
－20
1
10 /C
6
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10.2 一阶有源滤波电路
2. 高通滤波电路
13
华中科技大学 张林
10.3.2 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 vI C R C vP
和电阻对换，便成为高
vA
通电路。
R
传递函数
A(s)
s2
A0 s2
c
Q
s
c2
＋
vO
－ (AVF -1)R1
R1 同相比例 放大电路
归一化的幅频响应
A(j )
20 lg
20 lg
A0
Q 1 称为等效品质因数 3 AVF
c
1 RC
称为特征角频率
则 A(s)
A0ωc2
s2
ωc Q
s
ωc2
注意：当 3 AVF 0，即 AVF 3时，滤波电路才能稳定工作。
10
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
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
1
(c
)2
1 2
( c Q
)2
14
华中科技大学 张林
Baidu Nhomakorabea
10.3.2 有源高通滤波电路
2. 巴特沃斯传递函数及 其归一化幅频响应
A(jω)
A0
1 (ωc / ω)2n
归一化幅频响应 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9 0.8
n＝2 n＝3
0.7 n＝1
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
n＝4
0.1
0 0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0
A(j )
20 lg
20 lg
A0
1
2
1
(
c
)2
( )2 cQ
相频响应
(
)
arctg
1
(
cQ
)2
c
11
华中科技大学 张林
10.3.1 有源低通滤波电路
3. 幅频响应
归一化的幅 频响应曲线
20 lg A(j ) 20 lg
A0
20lg|
A(j) A0
|/dB
20
10
－03 －10
1