第9章信号处理与产生电路.ppt

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1、 对你的期望对你的期望2.掌握正弦波振荡的相位平衡条件、幅值平衡条件掌握正弦波振荡的相位平衡条件、幅值平衡条件 3.3.掌握掌握RCRC正弦波振荡电路的工作原理、起振条件正弦波振荡电路的工作原理、起振条件5.5.掌握单门限电压比较器和迟滞比较器的工作原理掌握单门限电压比较器和迟滞比较器的工作原理第九章第九章 信号处理与产生电路信号处理与产生电路4.4.掌握掌握RCRC正弦波振荡电路的稳幅原理及振荡频率的计算正弦波振荡电路的稳幅原理及振荡频率的计算6.6.理解方波发生器的工作原理理解方波发生器的工作原理1.熟悉有源滤波电路的工作原理及输入输出关系熟悉有源滤波电路的工作原理及输入输出关系 9.5

2、9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 9.6 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.7 9.7 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.8 9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路第九章第九章 信号处理与产生电路信号处理与产生电路 9.1 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类 9.2 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 9.3 9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路 9.4 9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器9.1 滤波电路的滤波电路的基本概念与分类基本概念与分类一一.基本概念基本概念1 滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同

3、时抑制滤波器：是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号的电子装置。或衰减无用频率信号的电子装置。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。有源滤波器：由有源器件构成的滤波器。)(Itv)(Otv滤波电路滤波电路2 2有源滤波器特点：有源滤波器特点：分母中分母中S S的最高幂次称为滤波电路的阶次。的最高幂次称为滤波电路的阶次。二二.传递函数定义传递函数定义)()()(iosVsVsA 时 js)(je)j()j(AA)()j(A幅频响应幅频响应相频响应相频响应三三.分类分类 高通滤波（高通滤波（HPF）低通滤波（低通滤波（LPF）带阻滤波（带阻滤波（BEF）带通滤波（带通滤波（BPF）全

4、通滤波（全通滤波（APF）低通滤波低通滤波上限频率上限频率高通滤波高通滤波下限频率下限频率带通滤波带通滤波中心频率中心频率带阻滤波带阻滤波中心频率中心频率全通滤波全通滤波 9.5 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 9.6 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.7 9.7 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.8 9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路第九章第九章 信号处理与产生电路信号处理与产生电路 9.1 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类 9.2 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 9.3 9.3 高阶有源滤波电路高

5、阶有源滤波电路 9.4 9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器RCR 9.2.1一阶一阶RC低通滤波器低通滤波器(无源无源)iU oU RC10 j1Rj1UUioRCj11 0j11 CC0j11)j(T 传递函数传递函数20)(11)j(T 幅频特性幅频特性9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路20)(11)j(T ioUU0 10.707 0截止频率截止频率此电路的缺点：此电路的缺点：1、带负载能力差。、带负载能力差。2、无放大作用。、无放大作用。3、特性不理想，边沿不陡。、特性不理想，边沿不陡。幅频特性、幅频特性曲线幅频特性、幅频特性曲线iU oU RCR一一.低通滤波电路低通滤波电路

6、n01)(sAsA 2 2传递函数：传递函数：2n0)(1)j(AA幅频相应为幅频相应为1 1电路：电路：1f01RRA RC1n 特征角频率特征角频率电压跟随器同相放大器RCRC一阶低通一阶低通滤波滤波注 意：一 阶 有 源 滤 波 电 路 通 带 外 衰 减 速 率 慢注 意：一 阶 有 源 滤 波 电 路 通 带 外 衰 减 速 率 慢（-20dB/-20dB/十倍频程），与理想情况相差较远。一般十倍频程），与理想情况相差较远。一般用在对滤波要求不高的场合用在对滤波要求不高的场合。9.2.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路RC+vPvIvO二二.高通滤波电路高通滤波电路三三.带通滤波电

7、路带通滤波电路1 1电路：电路：由低通和高通串联得到由低通和高通串联得到R1C1+vIR2C2+vO低通高通A0A2A1A0阻阻带带通通带带阻阻带带通通带带OO 1 2 AA0O 2 1通通带带阻阻带带阻阻带带2幅频响应幅频响应1111CR 低通特征角频率低通特征角频率2221CR 高通特征角频率高通特征角频率要求要求12 四四.带阻滤波电路带阻滤波电路1 1电路：电路：低通和高通并联低通和高通并联R1C1+vIR+vOR2C2+RR低通高通2幅频响应幅频响应1111CR 低通特征角频率低通特征角频率2221CR 高通特征角频率高通特征角频率A0A2A1A0阻带阻带通带通带阻带阻带通带通带OO

8、 1 2 AA0O 1 2通带通带阻带阻带通带通带必须满足必须满足12 9.5 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 9.6 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.7 9.7 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.8 9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路第九章第九章 信号处理与产生电路信号处理与产生电路 9.1 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类 9.2 9.2 一阶有源滤波电路一阶有源滤波电路 9.3 9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路 9.4 9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器一一.压控电压源低通滤波电路压控电压源低

9、通滤波电路1 1 压控电压源电路（压控电压源电路（VCVSVCVS）2 2 传递函数传递函数)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV （二阶）（二阶）vICRfRC+vPR1放大电路放大电路同相比例同相比例vAARvO1fFVoR/R1AA通带增益通带增益RC1n 特征角频率特征角频率F31VAQ 品质因数品质因数注意：注意：3-AVF 0，AVF=1 1，31=F11f+=RRAA=3A=3=2=2 10=2010=20k k RCf210=1592 Hz=1592 Hz起振条件：起振条件：1f2RR=电子琴的振荡电路（了解）：电子琴的振荡电路（了解）：_+RF

10、1uoR1CCRfD1D1RF2R28R27R26R25R24R23R22R21R22112CRR0f2121RRF12345176功率放功率放大器大器使使R2R121F1fF2RRAF1R2AF 1可调可调A 2RF1+RF2 Rf 9.5 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 9.6 RCRC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.7 9.7 LCLC正弦波振荡电路正弦波振荡电路 9.8 9.8 非正弦信号产生电路非正弦信号产生电路第九章第九章 信号处理与产生电路信号处理与产生电路 9.1 9.1 滤波电路的基本概念与分类滤波电路的基本概念与分类 9.2 9.2 一阶

11、有源滤波电路一阶有源滤波电路 9.3 9.3 高阶有源滤波电路高阶有源滤波电路 9.4 9.4 开关电容滤波器开关电容滤波器9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.7.1 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路9.7.4 石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路1.并联谐振回路并联谐振回路9.7.1 LC并联谐振回路选频特性并联谐振回路选频特性LRCLRCZ jj1)j(j1 )1j(CLRCLZ 一般有一般有LR 则则CQLQRCLZ000 当当 时，时，LC10 电路谐振。电路谐振。LC1

12、0 为谐振频率为谐振频率谐振时谐振时阻抗最大，且为纯阻性阻抗最大，且为纯阻性其中其中CLRRCRLQ1100 为品质因数为品质因数9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路2.并联谐振回路频率响应并联谐振回路频率响应9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 1、电路组成、电路组成9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 2、起振条件和振荡频率、起振条件和振荡频率rVIIbeiCLjQjQrVIVbeiLiMQMjrVVFAbeifVVMQ次级L1上的电压 与 的关系可用互感M来描述，即 故电路的环路增益为 根据产生振荡的振荡

13、条件 1，MQrbeMCMQRrrbebe/9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 2、起振条件和振荡频率、起振条件和振荡频率谐振时 因此电路起振条件为 式中，R为LC谐振回路的总的损耗等效电阻（包括变压器次级的折合电阻）。MCMQRrrbebe/由前面的分析可知，只有在谐振频率f0时，电路才满足振荡条件，因此电路的振荡频率就是LC并联回路的谐振频率。设回路的损耗很小，Q值较高，则 9.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 2、起振条件和振荡频率、起振条件和振荡频率LCf2109.7.2 变压器反馈式变压器反馈式LC振荡电路振荡电路 3、振荡的建立与稳定、振荡

14、的建立与稳定由由LCLC并联谐振电路构成选频网络并联谐振电路构成选频网络A.A.若中间点交流接地，则首端与尾端若中间点交流接地，则首端与尾端相位相反。相位相反。9.7.3 三点式三点式LC振荡电路振荡电路1.1.三点式三点式LCLC并联电路并联电路C1C2首端首端尾端尾端中间端中间端L电容三点式电容三点式C首端首端尾端尾端中间端中间端L1L2电感三点式电感三点式 中间点的瞬时电位一定在首、尾端中间点的瞬时电位一定在首、尾端电位之间。电位之间。三点的相位关系三点的相位关系B.B.若首端或尾端交流接地，则其他若首端或尾端交流接地，则其他两端相位相同。两端相位相同。2.2.电感三点式电路电感三点式电

15、路9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路180A180F360AA 满足相位条件。满足相位条件。振荡频率振荡频率:三极管共射放大器三极管共射放大器三点的相位关系三点的相位关系CMLLLCf)2(21212103.3.电容三点式电路电容三点式电路振荡频率：振荡频率：212102121CCCCLLCf9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路180A180F360AA 满足相位条件。满足相位条件。三极管共射放大器三极管共射放大器三点的相位关系三点的相位关系互感线圈的极性判别互感线圈的极性判别1234磁棒磁棒初级线圈初级线圈次级线圈次级线圈同极性端同极性端1234+CLRuiLici反馈信号反馈信号

16、通过通过互感互感线圈引出线圈引出9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路例例：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平：试判断下图所示三点式振荡电路是否满足相位平衡条件。衡条件。9.7 LC正弦波振荡电路正弦波振荡电路Q值越高，选频特性越好，频率越稳定。值越高，选频特性越好，频率越稳定。9.7.4 石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路1.频率稳定问题频率稳定问题频率稳定度一般由频率稳定度一般由 来衡量来衡量0ff 频率偏移量。频率偏移量。f 0f振荡频率。振荡频率。LC振荡电路振荡电路 Q 数百数百石英晶体振荡电路石英晶体振荡电路 Q 10000 5000009.7.4 石英晶体石英晶体振荡电路振荡电路2、结构、结构极板间加电场极板间加电场极板间加机械力极板间加机械力晶体机械变形晶体机械变形晶体产生电场晶体产生电场压电效应压电效应交变电压交变电压机械振动机械振动交变电压交变电压机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高机械振动的固有频率与晶片尺寸有关，稳定性高当交变电压频率当交变电压频率=固有频率时，振幅最大。固有频率时，振幅最大。压电谐振压电谐振3.石英晶体的等效电路与频率特性石英晶体