信号处理及信号产生电路.ppt

信号处理及信号产生电路,9.1滤波电路的基本概念与分类,9.2一阶有源滤波电路,9.3高阶有源滤波电路,*9.4开关电容滤波电路,9.5正弦波振荡电路的振荡条件,9.6RC正弦波振荡电路,9.7LC正弦波振荡电路,*9.8非正弦信号产生电路,.了解,二、滤波电路的分类：,1.按信号性质分类：,4.按通带、阻带分类:,2.按所用元件分类：,9.1滤波电路的基本概念与分类,3.按阶数分类:,一阶，二阶高阶,一、滤波的定义：,使有用频率信号通过、阻碍无用频率信号。,模拟滤波器和数字滤波器,无源滤波器：,有源滤波器：,由无源元件R、L、C组成。,由无源元件R、C和有源元件集成运放组成。,低通滤波器（LPF）；,高通滤波器（HPF）；,带通滤波器（BPF）；,带阻滤波器（BEF）；,全通滤波器（APF）；,三、滤波器的幅特性,2、四种典型的幅频特性,1、滤波器的传递函数为：,四、无源滤波器与有源滤波器的区别：,3.由于负载效应，级联能力差；,4.不能对信号进行放大；,5.幅频特性不理想，边沿不陡；,1.不使用电感件，体积小重量轻；,3.在运放中可加电压串联负反馈，使输入电阻高、输出电阻低，故只需把几个低阶滤波电路串起来就可构成高阶滤波电路，无需考虑级间影响，级联能力强；,4.除滤波外，还可放大信号；,5.不宜在高电压大电流情况下使用。,8.可靠性较好；,6.使用时需外接直流电源。,1.由于使用电感元件，体积大、重量重；,2.效率低；,6.可在高电压、大电流情况下使用；,7.可靠性较差。,7.使用时不需外接直流电源。,2.由于电源的能量补偿，效率高；,5.幅频特性较理想，边沿较陡；,常用于电力系统,常用于电子电路,一、一阶有源低通滤波器,传递函数中出现的一次项，故称为一阶滤波器。,vo,vo,C,幅频特性：,9.2一阶有源滤波器,二、一阶有源高通滤波器,vi,vo,C,幅频特性：,解出：,其中：,以二阶有源低通滤波器为例,传递函数中出现的二次项，故称为二阶滤波器。,9.3高阶有源滤波器,阶数越高，幅频特性曲线的边沿越陡，越接近理想滤波器。,9.5正弦波振荡电路的振荡条件,思考：,正弦波振荡电路的作用？,其特点是什么？,正弦波振荡电路的作用就是用于产生正弦波的信号源。,正弦波信号源具有无输入信号，但可输出不同频率、幅值的正弦波信号。,如何实现？,作用：,特点：,分析：,1、若只有开环，,则xfFxo,具有选频的,正,、若引入反馈支路，,3、若使xa=xf，则满足xa=xi+xf(xi=0),相当于引入了正反馈。,当xi0,则xa=0,xo为零点漂移信号。,则输出x0可得到进一步的放大。,4、若引入选频电路，可得到所需频率的输出信号x0。,一、正弦波振荡电路的框图、振荡条件、特点,2、振荡条件：,1、组成框图：,振荡条件也可以写成：,振荡条件,相位条件：,n是整数,设：,振幅条件：,3、振荡电路的特点：,(3).振荡建立时AF1，振荡建立完成后（稳定振荡），AF=1,4.正弦波振荡器的分类,RC正弦波振荡器,LC正弦波振荡器,石英晶体振荡器,二、正弦振荡建立的过程：,3、随着输出信号不断增大，BJT逐渐进入饱和区或截止区，增益A自动下降，直到满足AF=1，从而得到稳定的输出信号，振荡建立结束。,.,9.6RC正弦波电路,RC移相式振荡电路,RC桥式振荡电路,双T网络式振荡电路,分类,一、RC桥式振荡电路,1、电路组成图,、分析及振荡频率计算,(1).放大电路：,().反馈支路：,当=0=1/RC时,jf=0,Fmax=1/3(振荡频率为0=1/RC或f0=1/2pRC）,(1).起振条件：,应使：,3、RC正弦波电路的稳幅措施,AF1,即要求：,Rf2R1,(2).振荡建立完后，又要求输出电压稳定，即要求AF=1，,此时，A=3,为了满足上述要求，稳定输出电压幅值，可以采用下面的措施：,.Rf采用负温度系数的热敏电阻。,.在Rf的两端并联二极管。,原理:当输出电压vo增大时，流过f的电流增大，温度上升，f的电阻值下降；当下降到Rf=2R1时，输出电压vo自动稳定。,rD,Rf1,原理:当输出电压vo增大时，二极管D的导通深度增强，rD的电阻值下降；当下降到Rf1=rD/Rf=2R1时，输出电压vo自动稳定。,二、RC移相式正弦波振荡电路,1、基础知识：,2、判断RC移相式电路能否振荡的方法：,（1）、确定基本放大电路及相应的相角ja；,（2）、确定RC反馈支路及相应的最大移相jf；,（3）、若能满足,则该电路能振荡；反之，不能振荡。,例题：试判断下图所示的RC移相式电路能否振荡？,、确定基本放大电路,2、确定RC反馈支路,解：,基本放大电路的相角：,RC反馈支路的最大移相jf,由于RC反馈支路由三级高通电路组成，,9.7LC正弦波振荡电路,一、LC正弦波振荡电路的特点及分类：,（4）LC并联回路的频率特性,2.LC振荡电路的基本形式,类型：变压器反馈式、电感三点式、电容三点式,（1）变压器反馈式振荡电路,满足相位平衡条件：,（2）三点式LC振荡电路,把并联LC回路中的C或L分成两个，则LC回路就有三个端点。把这三个端点分别与三极管的三个极相连，就形成了LC三点式正弦波发生电路。它们又分为电感三点式和电容三点式两类。,电感三点式振荡电路,优点：易起振(L间耦合紧)；易调节(C可调)。缺点：输出取自电感，对高次谐波阻抗大，输出波形差。,电容三点式振荡电路,四、石英晶体振荡电路,1.石英晶体的基本特征,（1）结构和符号,（2）压电效应,（3）等效电路,Lq晶体的动态电感(10-3102H)(大),Cq晶体的动态电容(0.1pF)(小),rq等效摩擦损耗电阻(小),Co晶片静态电容(几几十pF),（4）谐振频率与频率特性,2.石英晶体振荡电路,1)串联型,f=fs，晶体呈纯阻,2)并联型,fsffp，晶体呈感性,