信号的运算和处理 模拟电子技术教学PPT课件.ppt

三、无源滤波电路和有源滤波电路 1.无源低通滤波器： 电压放大倍数为 ——通带截止频率 　　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。 图 7.4.3 频率趋于零，电容容抗趋于无穷大 Aup＝1 2.　有源滤波电路 无源滤波电路受负载影响很大，滤波特性较差。 为了提高滤波特性，可使用有源滤波电路。 图7.4.4有源滤波电路 组成电路时，应选用带宽合适的集成运放 四、有源滤波电路的传递函数 输出量的象函数与输入量的象函数之比 *U、I、R、C、L的象函数表示方法 7.4.2　低通滤波器 掌握有源滤波电路的组成、特点及分析方法。 一、同相输入低通滤波器 1.　一阶电路 图7.4.5一阶低通滤波电路 RF 用jω取代s，且令f0=1/(2πRC)，得出电压放大倍数 f0 称为特征频率 ——通带电压放大倍数 　　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 7.4.6 电压放大倍数 2.　简单二阶电路 可提高幅频特性的衰减斜率 图7.4.7简单二阶低通电路 RF 用jω取代s，且令f0=1/(2πRC) 图7.4.8简单二阶低通电路的幅频特性 * * 第七章　信号的运算和处理 7.1　概述 7.2　基本运算电路 7.3　模拟乘法器及其运算电路的运用 7.4　有源滤波电路 7.5　电子信息系统预处理中所用电路 7.1.1 　概述 1　电子信息系统的组成 信号的 提取 信号的 预处理 信号的 加工 信号的 执行 图7.1.1电子信息系统示意图 7.1　　基本运算电路 2　理想运放的两个工作区 一、理想运放的性能指标 开环差模电压增益 Aod = ∞； 输出电阻 ro = 0； 共模抑制比 KCMR = ∞； 差模输入电阻 rid = ∞； UIO = 0、IIO = 0、 ?UIO = ?IIO = 0； 输入偏置电流 IIB = 0； - 3 dB 带宽 fH = ∞ ，等等。 理想运放工作区：线性区和非线性区 理想运放在线性工作区 　　输出电压与其两个输入端的电压之间存在线性放　　大关系，即 + Aod 理想运放工作在线性区特点： 1. 理想运放的差模输入电压等于零 即 ——“虚短” —“虚地” 如 2. 理想运放的输入电流等于零 由于 rid = ∞，两个输入端均没有电流，即 ——“虚断” 3. 集成运放工作在线性区的电路特征 引入负反馈 三、理想运放的非线性工作区 +UOM uO u+-u- O -UOM 理想特性 图 7.1.3　集成运放的电压传输特性 理想运放工作在非线性区特点： 当 uP uN时，uO = + UOM 当 uP uN时, uO = - UOM 　　1. uO 的值只有两种可能 　　在非线性区内，(uP - uN)可能很大，即 uP ≠uN。 “虚地”不存在 2. 理想运放的输入电流等于零 　　实际运放 Aod ≠∞ ，当 uP 与 uN差值比较小时，仍有 Aod (uP　- uN )，运放工作在线性区。 　　例如：F007 的 UoM = ± 14 V，Aod ? 2 × 105 ，线性区内输入电压范围 uO uP-uN O 实际特性 非线性区 非线性区 线性区 但线性区范围很小。 7.1　基本运算电路 集成运放的应用首先表现在它能够构成各种运算电路上。 在运算电路中，集成运放必须工作在线性区，在深度负反馈条件下，利用反馈网络能够实现各种数学运算。 基本运算电路包括： 比例、加减、积分、微分、对数、指数 * R2 = R1 // RF 由于“虚断”，i+= 0，u+ = 0； 由于“虚短”， u- = u+ = 0 ——“虚地” 由 iI = iF ，得 反相输入端“虚地”，电路的输入电阻为 Rif = R1 图 7.1.1 1.基本电路(电压并联负反馈) 一、反相比例运算电路 引入深度电压并联负反馈，电路的输出电阻为 R0f =0 (动画avi\8-1.avi) 7.1.2　　比例运算电路 2.　T型网络反相比例运算电路 图7.1.2 T型网络反相比例运算电路 电阻R2 、 R3和R4构成　　T形网络电路 节点N的电流方程为 i4 = i2 + i3 输出电压 u0= -i2 R2 – i4 R4 所以 将各电流代入上式 二、同相比例运算电路 *R2 = R1 // RF 　　根据“虚短”和“虚断”的特点，可知 i+ = i- =