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电子技术基础模拟部分第六版康华光
Q 1
3 AVF
得 A(s)
A0
s
Q 0
1 s ( s )2
Q0 0
-20
-40 0.1
关于选择性
+
vO
- (AVF -1)R1
R1 同相比例 放大电路
0.5 1 2 5 Q=10
1
/0
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10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
可由低通和高通并联得到 必须满足 L H
vI
低通
特征角频率
故,幅频相应为
A(j )
A0
1 ( )2 c
R1
Rf
-
+ vI
R vP C
+ 同相比例 + 放大电路 vO RL
-
-
无源 RC 滤波电路
20lg|
A(j) A0
|/dB
0
-3
实际
理想 -20dB/十倍频程
-20
1
10 /C
6
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10.2 一阶有源滤波电路
2. 高通滤波电路
2
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10 信号处理与信号产生电路
10.1 滤波电路的基本概念与分类 10.2 一阶有源滤波电路 10.3 高阶有源滤波电路 *10.4 开关电容滤波器 10.5 正弦波振荡电路的振荡条件 10.6 RC正弦波振荡电路 10.7 LC正弦波振荡电路 10.8 非正弦信号产生电路
3
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fcC1
fcC2
+
vO
1
2
1
2
T3
C1 T4
C1 1 C2 1 j f
vi T1
T2
Cf -
f 3dB
C1
+
vo
A0
1 j( f / f3dB )
28
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10.4 开关电容滤波器
2. 开关电路滤波器举例
20lg|A| /dB
代入传递函数表达式
A
A0
1 j( f / f3dB )
-45/十倍频
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10.4 开关电容滤波器
3. 单片集成开关电容滤波器简介
目前已有通用型开关电容滤波器,可组成低通、高通、带 通等类型滤波电路,阶数达8阶,某些型号的产品能对微伏数 量级的有用信号进行滤波。
开关电容滤波器的滤波特性决定于电容比和时钟频率,设计 简单,可实现高精度和高稳定滤波,同时便于集成。
目前集成开关电容滤波器除工作频率还不够高外(受脉冲频 率远大于信号频率的限制),大部分性能指标已达到较高水平。
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10.5 正弦波振荡电路的振荡条件
1. 振荡条件
正反馈放大 电路框图 (注意与负 反馈方框图 的差别)
Xa Xi Xf
若环路增益 AF 1 则 Xa Xf ,去掉 Xi , Xo 仍有稳定的输出。 又 AF AFa f AF a f 所以振荡条件为 A() F() 1 振幅平衡条件 a ( ) f ( ) 2nπ 相位平衡条件
O 阻 碍 L测评阻 阴H碍阻 碍
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10.3.3 有源带通滤波电路
2. 例
C1
1000pF
R1
R3
+
+ 35.7k
14k
vi -
R2 23.2k C2
-
1000pF
R4
39.8k R5 68k
C3 0.1F
C4 0.1F
R7 18k
+ -
R8 18k
低通
高通
+ R9 48k vo
vI -
C1
+
T2截止
C1被充电,有qc1=C1vI
1
2为高电平时,T1截止,T2导通
2
C1所充电荷向C2转移
Tc
C2
+
1
2
-
vO
vI
C1
+
-
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10.4 开关电容滤波器
1
2
1. 基本原理
1
+
T1
C2
T2 2 -
vO
1为高电平时,T1导通,
vI -
C1
+
T2截止
C1被充电,有qc1=C1vI
2. 传递函数
vI
R A C1R=C vP
AVF
1
Rf R1
(同相比例)
对于滤波电路,有
vA C2=C
AVF
Vo (s) VP (s)
1 / sC VP (s) R 1 / sC VA (s)
+
vO
- (AVF-1)R1
R1 同相比例 放大电路
Vi (s) VA (s) VA (s) Vo (s) VA (s) VP (s) 0
|/dB
0
-3
实际
-20 1
理想 -20dB/十倍频程 10 /C
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10.3 高阶有源滤波电路
10.3.1 有源低通滤波电路 10.3.2 有源高通滤波电路 10.3.3 有源带通滤波电路 10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
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10.3.1 有源低通滤波电路
1. 二阶有源低通滤波电路
3dB 20lg|A0|
其中
A0
C1 C2
f 3dB
fcC2 2πCf
一阶低通滤波器的波特图
0
通过选择C1、 C2和时钟频率fc,便可
0
获得需要的滤波特性
0.1f3dB1212vi T1
T2
C1
T3
C1 T4
Cf -
+
vo
-180 -225 -270
-20dB/十倍频
f3dB 10f3dB
f/Hz f/Hz
vO
高通
A1 A0
通带
阻带
O 测评 H 阻 碍
A2 A0
通带
阴
阻带
通带
阻碍
O阴 A
阻碍
L
测评
A0
阴
通带
通带 阻带 通带
O
测评
H阻
碍L测评阻阴
碍
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10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
双T选频网络
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10.3.4 二阶有源带阻滤波电路
双T带阻滤波电路
R 2
vI
C
C vP
1 (ω / ωc )2n
式中n为阶滤波电路阶数,c为3dB载止角频率,A0为通带电
压增益。 | A(j ) |
Ao
1.0
0.9
0.8
n=1
理想
0.7
0.6
0.5
n=1
0.4
n=2
0.3
0.2
n=4
n=3
0.1
0 0
0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0
c
Q 1 称为等效品质因数 3 AVF
c
1 RC
称为特征角频率
则 A(s)
A0ωc2
s2
ωc Q
s
ωc2
注意:当 3 AVF 0,即 AVF 3时,滤波电路才能稳定工作。
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10.3.1 有源低通滤波电路
2. 传递函数 用 s j代入,可得传递函数的频率响应: 归一化的幅频响应
1
( c
)2
2
( cQ
)2
Q=10
5 2
1 0.707 0.5
产生增益过冲的 原因是什么?
上限角频率H和 特征角频率C有
何差别?
-20
-30 0.3 0.4
-40 0.1 0.2 0.5 1 2 3 5 10 /C
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4. n阶巴特沃斯传递函数
传递函数为 A(jω)
A0
Cf
-
有
1 R1 R1eq fcC1
vi T1
T2
C1
+
vo
1 Rf Rfeq fcC2
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10.4 开关电容滤波器
2. 开关电路滤波器举例
代入传递函数表达式
vi R1
Rf
Cf -
A(j ) Rf
1
R1 1 j2πfRf Cf
1
fcC2
1
1 1 j 2πfCf
--
R10 82k
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10.3.3 有源带通滤波电路 R2=R
3. 二阶有源带通滤波电路
vI
传递函数
R C
A( s )
1
(3
-
AVF sCR AVF )sCR
( sCR )2
低通
令
A0
AVF 3 - AVF
0
1 RC
A(j) 20lg| A0 |/dB
0
C1=C
R3 =2R
高通
L
理想 实际
希望抑制50Hz的
干扰信号,应选用
O
L 0 H
哪种类型的滤波电
路?
O
H 0 L
|A|
理想
A0
通带
放大音频信号,应选用哪种类型的滤波电路?
O
5
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10.2 一阶有源滤波电路
1. 低通滤波电路
传递函数 其中
A(s) A0 1 s
c
A0
1
Rf R1
同相比例 放大系数