第二章输入输出通道及接口技术.ppt

单位增益缓冲器 2）应用电路 增益G1的前置放大器 GF289集成隔离放大器 GF289典型接法 2.3 滤波器 2.3.1 滤波器的分类 按滤波器是否使用有源器件(放大器)来分 1）无源滤波器：无源滤波器是指用无源器件如电感(L)、电容(c)和电阻(R)组成的滤波电路，如最简单的RC低通滤波器电路。 2）有源掳按器：有源滤波器是指利用放大器、电阻和电容等组成的滤波电路。 根据滤波器的选频特性分 1）低通滤波器 通频带为0-fC2，fC2-∞为阻带。 2）高通滤波器 通频带为 fC1-∞，f0-fC1为阻带。 3）带通滤波器 通频带为fC1-fC2，其它频率为阻带。 4）带阻滤波器 阻带为fC1-fC2，其它频率为通带。 2.3.2 二阶有源低通滤波器 1—10 20—1 1K—10K 104—103 10—100 1—0.1 10K—100K 1000—100 100—1K 0.1—0.01 100K—1M 100—10 1)一般根据截止频率，选取C2的数值，再取C1=C2 2) R=0.1125/(f0*C2) R1=R2=R，RF=2R, Rf=∞ 2.3.3 二阶有源高通滤波器 一般根据截止频率，选取C的数值,取 C1 = C2 = C 2.3.4 开关电容滤波器 开关电容电路由受时钟脉冲信号控制的模拟开关、电容器和运算放大电路组成。开关电容电路应用MOS工艺，故尺寸小、功耗低，工艺过程简单，易于制成大规模集成电路。 开关电容电路应用：滤波器、振荡器、平衡调制器和自适应均衡器等各种模拟信号处理电路之中。 基本开关电容单元 下图所示为基本开关电容单元电路，当 ；当 ，它们分别控制电子开关。当S1闭合，S2断开，U1对C充电，充电电荷Q1=CU1；当S1断开，S2闭合，U2对C放电，放电电荷Q2=CU2 。设开关的周期为Tc，节点从左到右传输的总电荷为： ΔQ=CΔU=C(U1-U2) 等效电流: I=ΔQ/ Tc=C(U1-U2)/Tc (2) 开关电容滤波电路 下图所示开关电容低通滤波器及其原型电路。电路正常工作的条件是 和 的频率 远大于输入电压Ui的频率 ,因而开关电容单元可等效成电阻R， 且R =Tc/C1，电路的通带截止频率f0决定于时间常数： 如果时钟脉冲的频率 足够高，以至于可以认为在一个时钟周期内两个端口的电压基本不变，则基本开关电容单元就可以等效为电阻，其值为： (2) 开关电容滤波电路 下图所示开关电容低通滤波器及其原型电路。电路正常工作的条件是 和 的频率 远大于输入电压Ui的频率 ,因而开关电容单元可等效成电阻R， 且R =Tc/C1，电路的通带截止频率f0决定于时间常数： 实际开关电容低通滤波器电路 由于 是时钟脉冲，频率相当稳定；而且 是两个电容的电容量之比，在集成电路制作时易于做到准确和稳定，所以开关电容电路容易实现稳定准确的时间常数，从而使滤波器的截止频率稳定。 MAX29X八阶低通开关电容滤波器 主要特点 1) 时钟可调转角频率范围: 0.1Hz到25KHz(MAX293/294)， 0.1Hz到50KHz(MAX297) 2) 时钟对转角频率比： 100：1(MAX293/294)，50：1(MAX297)； 3) 不需要另接外部电路（电阻及电容）； 4) 内部或外部时钟； 5) 有一个独立的运算放大器可用于其它应用目的; 6) 可用单+5V电源供电也可用±5V双电源供电； 7) 8脚DIP或16脚宽SO封装。 管脚说明 管脚说明： ① CLK时钟输入； ② V- 双电源： -2.375～-5.5V； 单电源：V- = 0V； ③ OP OUT独立运放的输出端； ④ OP IN- 独立运放的反相输入端； ⑤ OUT滤波器输出； ⑥ GND地线。单电源工作时GND端必须用电源电压的一半作偏置电压； ⑦ V+ 双电源：+2.375～+5.5V； 单电源：V+ = +4.75～+11.0V； ⑧ IN 滤波器输入。 典型应用 双电源开关电容低通滤波器电路 单电源开关电容低通滤波器电路 2.3.5 集成有源滤波器 通常的有源滤波器是由运算放大器及R、C电路组合而成。由于阶数高，因而使用的元器件也比较多，这样设计出的RC有源滤波器进行参数调整特性亦会造成很大影响，最终的效果并不是很好。加之在设计RC滤波器时，我们还不得不考虑谐振现象。因此，一般说来，具有较大R值的RC滤波器是比较理想的，它不会产生明显的谐振。但在信号频率为几