2022-2023学年高二物理竞赛课件：信号处理与信号产生电路

信号处理与信号产生电路 信号处理与信号产生电路 滤波电路的基本概念与分类 高阶有源滤波电路 开关电容滤波器 正弦波振荡电路的振荡条件 一阶有源滤波电路 RC正弦波振荡电路 LC正弦波振荡电路 非正弦信号产生电路 1. 滤波电路定义 让有用频率信号通过；而同时抑制或衰减无用频率信号。 举例：RC低通电路 滤波器的用途举例 9.1 滤波电路的基本概念与分类 2. 无源与有源 无源滤波器： 采用R、L、C 等无源元件组成； 有源滤波器：R、L、C + 放大器（三极管、集成运放） 9.1 滤波电路的基本概念与分类 3. 按幅频特性分类 低通（LPF） 高通（HPF） 带通（BPF） 带阻（BEF） 9.1 滤波电路的基本概念与分类 全通（APF） 4. 分析任务 低通（LPF）  确定类型  确定通带增益A0、通带截止频率f0  确定过渡带衰减速率 5. 分析方法 —— 与频率响应分析类似 滤波电路  传递函数 —— 模，幅频响应 —— 相位角，相频响应 时延响应为  频响表达式 9.1 滤波电路的基本概念与分类 滤波器的主要技术指标 （1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，如图所示。性能良好的LPF通带内的幅频特性曲线是平坦的，阻带内的电压放大倍数基本为零。 （2）通带截止频率fp 其定义与放大电路的上限截止频率相同。见图自明。通带与阻带之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。 R C R 1. 一阶RC低通滤波器(无源) C C 传递函数 幅频特性 一、 低通滤波电路 9.2 一阶有源滤波电路 0 1 0.707 0 截止频率 此电路的缺点： 1、带负载能力差。 2、无放大作用。 3、特性不理想，边沿不陡。 幅频特性、幅频特性曲线 R C R R R1 RF C + - + 2.一阶有源低通滤波器 传递函数 传递函数中出现 的一次项,故称为一阶滤波器 10 几 幅频特性： 相频特性： R R1 RF C + - + 幅频特性及幅频特性曲线 0 1+RF/R1 0.707(1+RF/R1) 0 传递函数 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。 9.3.1 有源低通滤波电路 二阶LPF 二阶LPF的幅频特性曲线 C1 R1 vi vo fH –40 0 –20 dB/十倍频程 –20 3dB 0.01fH 0.1fH 10fH 100fH f/Hz 20lgAVH/dB C1 R1 vi vo C1 R1 RL vi vo C1 R1 RL vi vo A1 fH –40 0 –20 dB/十倍频程 –20 3dB 0.01fH 0.1fH 10fH 100fH f/Hz 20lgAVH/dB (H ( 实际 理想 O A0 |A| 通带 阻带 A0 |A| O 理想 实际 阻带 通带 (H ( (L (0 ( (H 实际 理想 O A0 |A| O (0 (H ( (L A0 |A| 实际 理想 (H ( 实际 理想 O A0 |A| 通带 阻带 0.707A0 $