信号处理电路(精)

二阶低通有源滤波器（压控电压源型）
输入电压经过两级 RC 低 通电路，在高频段，对数幅频 特性以 -40 dB /十倍频的速度 下降，使滤波特性比较接近于 理想情况。
Au p U o A u U i 1 ( 3 - Aup )jRC ( jRC ) 2 Aup f 2 1 f 1-( ) j f0 Q f0 RF 1 1 Q Aup 1 f0 3 - Aup R1 2RC
7.1.5 带阻滤波器(BEF)
在规定的频带内，信号被 阻断，在此频带以外的信号能 顺利通过。
20 lg A u
U i
低通 高通
U o
O
20 lg A u
低通 f1
f
O
20 lg A u
高通 f2 通 f1 阻 通 f2
f
O
f
图 7.1.10
带阻滤波器的典型电路
A u f 2 1- ( ) f0 f 2 f 1 - ( ) j2( 2 - Aup ) f0 f0 Aup
20 lg A u
O
20 lg A u
通 f0
阻 f O
20 lg A u
阻 f0
通 f
O
阻 f1
通
阻 f2 f
O
图 7.1.1
通 阻 通 f2 f f1
实际滤波器的幅频特性
低通滤波器的实际幅频 特性中，在通带和阻带 之间存在着过渡带。 输出电压与输入电压之比
Aup为通带放大倍数
︱Au︱≈0.707︱AuP︱的频率为通带载止频率f0
图 7.1.6
无源高通滤波器
其通带截止频率：
1 f0 2RC
二阶有源高通滤波器（压控电压源型）
2 ( j RC ) Aup Uo Au U i 1 ( 3 - Aup )jRC ( jRC ) 2

Aup f 2 1 f0 1-( ) - j f0 Q f
f
O
f
图 7.1.8
带通滤波器的典型电路 Auo Au f0 f ( 3 Auo ) j( - ) f0 f
Aup f0 f 1 jQ( - ) f0 f
f0
Aup
1 ——中心频率 2RC
Auo QAuo ——通带电压放大倍数 图 7.1.9 3 - Auo RF 1 Auo 1 ——比例系数 Q R 3 - Auo 1
图 7.1.4
一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较：
A 20 lg u / dB Aup
理想特性 －20dB/十倍频
-0
-20 -40
f f0
0.1
1
－40dB/十倍频
10
图 7.1.5
低通滤波器的幅频特性
问题：如何进一步改善滤波特性？
7.1.3 高通滤波器(HPF)
无源高通滤波器如下图所示。
f0
低通滤波器的实际幅频特性
过渡带愈窄，电路的选择性愈好，滤波特性愈理想。 分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求解 Au (Aup ) 、 f0和过渡带的斜率 。
7.1.2 低通滤波器(LPF)
无源低通滤波器： 电压放大倍数为
U o A u U i 1 1 j f f0
i i_ 0
7.2.1 过零比较器
简单的过零比较器
由于理想运放的开环差模 增益为无穷大，所以 当 uI < 0 时，uO= + UOPP ；
RF Aup 1 ——通带电压放大倍数 图 7.1.3 R1 可见：一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带 截止频率相同；但通带电压放大倍数得到提高。 缺点：一阶低通有源滤波器在 f > f 0 时，滤波特性不 理想。对数幅频特性下降速度为 -20 dB / 十倍频。 解决办法：采用二阶低通有源滤波器。
图 7.1.7
可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互 为“镜像”关系。
7.1.4 带通滤波器(BPF)
只允许某一段频带内的信号通过，将此频带以外的信 号阻断。 低通 高通 U U o i
20 lg A u
O
20 lg A u
低通
f2
f
O
20 lg A u
高通
f1
阻 f1 通 阻 f2
f0
1 2RC
——通带截止频率
图 7.1.2
由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。
电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。 解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
一阶低通有源滤波器：
电压放大倍数
U o A u U i RF 1 Aup R1 f f 1 j 1 j f0 f0
1 f0 ——中心频率 2RC RF Aup 1 ——通带电压放大倍数 R1
f0 1 Q B 2( 2 - Aup )
A u
Hale Waihona Puke Baidu
Aup
B f2 - f1 2(2 - Aup ) f0
1 ff0 1 j Q f 02 - f 2
阻带宽度
图 7.1.11
复习：
滤波电路
第七章
7.1 7.2
信号处理电路
有源滤波器 电压比较器
本章重点和考点：
1、有源一阶、二阶低通滤波电路的分析及参数设计
2.电压比较器的传输特性
3、集成电压比较器的应用
7.1
作用：选频。
分类： 低通滤波器 带通滤波器
20 lg A u
有源滤波器
7.1.1 滤波电路的作用和分类
高通滤波器 带阻滤波器
LPF、HPF、BPF和BEF 无源、有源(集成运放工作在线性区)
一阶、二阶(可改善滤波特性)
重点了解二阶LPF电路的 概念和滤波特性)
RF Aup 1 R1
1 1 Q f0 3 - Aup 2RC
7.2
电压比较器
电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考电压 进行比较，输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。 比较器中的集成运放一般工作在非线性区；处于开 环状态或引入正反馈。
分类：过零比较器、单限比较器、滞回比较器及双 限比较器。
附：理想运放的非线性工作区
uO
+UOPP
理想特性
O
u+-u-
-UOPP
集成运放的电压传输特性
理想运放工作在非线性区特点： 1. uO 的值只有两种可能 当 u+ > u-时，uO = + UOPP 当 u+< u-时, uO = - UOPP 在非线性区内， (u+ - u-) 可能很大，即 u+ ≠u- 。 “虚地”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零