4模拟信号处理.

非常高，输出阻抗很低的 R3
特点.广泛用于前置放大级 ui
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3、交流放大器
（a）、交流反相放大电路
R2
Kf= –R2 / R1
R3= R2 C1：隔直电容
ui C1 R1
-∞ +
uo
+ N1
C3：旁路电容，防止振荡C3 R3 C3R3>C1R1
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（b）同相交流放大电路
R1的取值应远大于信号源Ui的内阻。 R3
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R2
-∞ +
uo
+ N1
2、同相放大器
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Kf= uo / ui = 1+R2 / R1
R2
R3= R1 // R2
Zi = K zin/(1+ R2 / R1)+R3 R1 →∞
同相放大器具有输入阻抗
-∞ +
+ N1
uo
2、对其基本要求：
①输入阻抗应与传感器输出阻抗相匹配； ②一定的放大倍数和稳定的增益； ③低噪声；
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④低的输入失调电压和输入失调电流以及低 的漂移；
⑤足够的带宽和转换速率； ⑥高共模输入范围和高共模抑制比； ⑦可调的闭环增益； ⑧线性好、精度高； ⑨成本低。
3、几个重要术语
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三 理想滤波器
理想滤波器是指能使通带内信号的幅值和相位 都不失真，阻带内的频率成分都衰减为零的滤波器。
H(f)
fc
Q(f)
f
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理想滤波器的物理不可实现
理想滤波器在时域内的脉冲响应函数 h（t） 为 sinc函数。脉冲响应的波形沿横坐标左、右 无限延伸。
H(f)
Ic C
Ii R Ui
∞
N
Uo
a)
C
Ui
R UN
UP
N
Uo
RP
b)
R2
Rf
U2
S2
C
R1 S1
U1
N
Uo
c)
四、微分运算电路 1、RC微分器(原理)
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公式4.36——4.39
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2、微分运算电路
R
C Ui
∞
Uo
N
a)基本微分电路
C
Ui
R
R1 C Ui
C1
N
Uo
b)实用微分电路 R
fc2
f
1)截止频率fc：0.707A0所对应的频率．
2)纹波幅度d：绕幅频特性均值A0波动值
3)带宽B和品质因数Q：下两截频间的频率范围 称为带宽。中心频率和带宽之比称为品质因数 。
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4)倍频程选择性W 指在上截止频率fc2与2fc2之间幅频特性的衰
减值，即频率变化一个倍频程时的衰减量。
第三章、模拟信号处理
本章学习内容与要求：
1.运放及运算电路 2.滤波器及参数体系 3.调制与解调（调幅）
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1 信号放大电路
一、何谓测量放大电路？对其基本要求是什么？
1、在测量控制系统中，用来放大传感器输出的微弱电
压、电流或电荷信号的放大电路称为测量放大电路
亦称仪用放大电路。
C
N
Uo
R c)高输入阻抗微分电路
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3 信号的滤波与滤波器
滤波器是一种选频装置，可以使 信号中特定频率成分通过，而极大地 衰减其他频率成分．
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一、 滤波器分类（根据选频作用分） 低通
高通
带通
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带阻
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三 滤波器的串/并联
低通滤波器和高通滤波器是滤波器的两种 最基本的形式，其它的滤波器都可以分解为这 两种类型的滤波器。
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Hale Waihona Puke Baidu
3) RC带通滤波器
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可以看作为低通滤波器和高通滤波器的串联
七、 滤波器的应用
案例：旅游索道钢缆检测
超门限报警
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由案例提炼的典型实验：钢管无损探伤
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R3
ui C1 C2
-
∞ +
+
uo
R1
R2
b)交流电压跟随电路
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R3
ui C1
∞
-
+ +
uo
R1
C2
R2
5.2 信号放大电路 6、电荷放大器
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q ei (Ca Cc Ci ) (ei ey )C f
F
+
ey

(C
Kq Cf )
倍频程衰减量以dB/oct表示（Octave，倍频 程）。衰减越快（即W值越大），滤波器的选择性 越好。
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五、 恒带宽、恒带宽比滤波器
实际滤波器频率通带通常是可调的，根据实 际滤波器中心频率与带宽之问的数值关系，可以 分为两种。
1) 恒带宽带通滤波器 2) 恒带宽比带通滤波器
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R2
C1：隔直电容 R3 ：C1的放电回路
R3 必须有
R1 ui C1
-∞ +
uo
+ N1
zi =R3
R3
使同相放大器失去高输入阻抗的特点
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4、(交流)电压跟随电路
同相放大电路的特例
为减小失调电流，R3= R2
R2
ui C1
-∞ +
uo
+ N1
R3
5、自举式高输入阻抗放大电路 a)同相交流放大电路
1/3倍频程滤波器
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六、 RC无源滤波器
在测试系统中，常用RC滤波器。因为这一领 域中信号频率相对来说不高。而RC滤波器电路简 单，抗干扰强，有较好的低频性能，并且选用标 准阻容元件 。
1) 一阶RC低通滤波器
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2) 一阶RC高通滤波器
KC f
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2 信号运算电路
一、加法运算电路
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二、减法运算电路 1、利用加法运算电路实现减法运算
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2、用单一运算放大器实现减法运算
三、积分运算电路 1、RC积分器(原理)
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公式4.32——4.35
2、积分运算电路
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fc
给理想滤波器一个脉冲激励，在t=0时刻单 位脉冲输入滤波器之前，滤波器就已经有响应了。 故物理不可实现。
四、 实际滤波器
A
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0
f
理想滤波器是不存在的，实际滤波器幅频特 性中通带和阻带间没有严格界限,存在过渡带。
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d
A0 0.707A0
Q=W0 / B
B
0
fc1
开环增益K 闭环增益Kf 差模增益Kd 共模增益Kc 输入失调电压u0s 输入失调电流I0s 零点漂移
共模抑制比CMRR=差模增益Kd/共模增益Kc
二、典型放大器的设计 1、反相放大器
Kf= uo / ui = –R2 / R1
R3= R1 // R2
ui R1
反馈电阻R2值不能太大， 否则会产生较大的噪声及漂移， 一般为几十千欧至几百千欧。