集成運(yùn)放應(yīng)用

1、第八章 模擬信號(hào)的運(yùn)算和處理 運(yùn)放的特點(diǎn)運(yùn)放的特點(diǎn)理想運(yùn)放：理想運(yùn)放： rid KCMRR ro 0 0Auouo 運(yùn)放符號(hào)：運(yùn)放符號(hào)：u-u+ uo8.1 理想運(yùn)算放大器國(guó)內(nèi)符號(hào)：國(guó)內(nèi)符號(hào)： 同相輸入端同相輸入端反相輸入端反相輸入端輸出端輸出端國(guó)際符號(hào)：國(guó)際符號(hào)：VV+_ _Auu-_uo 運(yùn)放的電壓傳輸特性：運(yùn)放的電壓傳輸特性：設(shè)：電源電壓設(shè)：電源電壓VCC=10V。 運(yùn)放的運(yùn)放的Auo=104Ui1mV時(shí)，運(yùn)放處于線性區(qū)。時(shí)，運(yùn)放處于線性區(qū)。VVuuA+io+0uoui+10V-10V+Uom-Uom-1mV+1mV線性區(qū)線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)非線性區(qū)Auo越大，線性區(qū)越小，當(dāng)越

2、大，線性區(qū)越小，當(dāng)Auo 時(shí)，線性區(qū)時(shí)，線性區(qū)0Auo越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須越大，運(yùn)放的線性范圍越小，必須在在輸出與輸入輸出與輸入之間之間加負(fù)反饋加負(fù)反饋才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。才能使其擴(kuò)大輸入信號(hào)的線性范圍。實(shí)際特性實(shí)際特性+10V-10V+Uom-Uom0uoui理想特性理想特性運(yùn)算放大器線性應(yīng)用時(shí)的分析依據(jù)運(yùn)算放大器線性應(yīng)用時(shí)的分析依據(jù)1. 1. 差模輸入電阻差模輸入電阻 ,兩個(gè)輸入端的輸入電流兩個(gè)輸入端的輸入電流可認(rèn)為是零，即可認(rèn)為是零，即虛斷虛斷。idr 2. 2. 開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù)開(kāi)環(huán)電壓放大倍數(shù) 輸出電壓是一個(gè)有輸出電壓是一個(gè)有限值，限值，uoA ou o0uuu

3、A uu 即即虛短虛短。0,u 如果信號(hào)從反向端輸入，同相端接地如果信號(hào)從反向端輸入，同相端接地 0u 反相端近于反相端近于“地地”電位，即電位，即虛地虛地。運(yùn)算放大器在飽和區(qū)時(shí)的情況運(yùn)算放大器在飽和區(qū)時(shí)的情況 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)，uu oo(sat)Uu uu oo(sat)Uu 當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)，注意注意：此時(shí)輸入端的輸入電流也等于零此時(shí)輸入端的輸入電流也等于零有有“虛斷虛斷”特性，但是沒(méi)有特性，但是沒(méi)有“虛短虛短”特性。特性。8.2 基本線性運(yùn)放電路虛擬短路虛擬短路虛擬斷路虛擬斷路放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)，放大倍數(shù)與負(fù)載無(wú)關(guān)， 可以分開(kāi)分析可以分開(kāi)分析。i0I uuu-uo_+ u+Ii比例運(yùn)算比例運(yùn)算運(yùn)放

4、在運(yùn)放在信號(hào)運(yùn)信號(hào)運(yùn)算中的算中的應(yīng)用應(yīng)用加減運(yùn)算加減運(yùn)算微積分運(yùn)算微積分運(yùn)算乘除運(yùn)算乘除運(yùn)算指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算指數(shù)、對(duì)數(shù)運(yùn)算0uui1= ifoi1FuuRR oFui1uRAuR 虛短虛短虛斷虛斷反相輸入反相輸入比例運(yùn)算比例運(yùn)算Foi1RuuR oiuu 當(dāng)RF= R1時(shí)，反相器反相器uo_+ + RFR1RPuii1if電位為電位為0 0，虛地，虛地反相反相RP =R1 / RF平衡電阻，使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻平衡電阻，使輸入端對(duì)地的靜態(tài)電阻相等，保證靜態(tài)時(shí)輸入級(jí)的對(duì)稱性。相等，保證靜態(tài)時(shí)輸入級(jí)的對(duì)稱性。特點(diǎn)：特點(diǎn)：共模輸入電壓共模輸入電壓=0（u=u+=0）缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：輸入電阻?。ㄝ斎腚娮栊?/p>

5、（ Ri=R1）uo_+ + RFR1RPuii1ifoFui1uRAuR 例：例：電路如下圖所示，分別計(jì)算開(kāi)關(guān)電路如下圖所示，分別計(jì)算開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)和閉合時(shí)斷開(kāi)和閉合時(shí)的電壓放大倍數(shù)。的電壓放大倍數(shù)。uo10KuiR2+ S1K1K1KR1解：解：1. S斷開(kāi)斷開(kāi)Au= RF R1 = 10K (1+1) K = 52. 閉合閉合由由虛斷虛斷：i+= i = 0 由由虛短虛短：u=u+= 0相當(dāng)于兩個(gè)相當(dāng)于兩個(gè)1K電阻并聯(lián)電阻并聯(lián)iiuui325 .01iiiuiii3121211010oofuuui310103ioufoiuuAuu運(yùn)用上一章的多級(jí)放大電路的運(yùn)用上一章的多級(jí)放大電路的知識(shí)如何求

6、解？知識(shí)如何求解？思考思考iii1i2if同相輸入同相輸入u-= u+= uiioi1F0uuuRR Foi1(1)RuuR虛短虛短虛斷虛斷_+ + RFR1R2uiuoi1ifoFi11uuRAuR電位不為電位不為0 0，沒(méi)有沒(méi)有“虛地虛地”同相同相i1= if同相輸入同相輸入_+ + RFR1R2uiuoi1if特點(diǎn)：輸入電阻高特點(diǎn)：輸入電阻高缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：共模輸入電壓共模輸入電壓0平衡電阻平衡電阻 R2=R1/RFoFi11uuRAuR o-+iuuuu 此電路的作用與分離元件的射極輸出器相同，此電路的作用與分離元件的射極輸出器相同，但是電壓跟隨性能好。但是電壓跟隨性能好。電壓跟隨器電壓跟

7、隨器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：輸出電壓全部引輸出電壓全部引到反相輸入端，信號(hào)從同相到反相輸入端，信號(hào)從同相端輸入。端輸入。電壓跟隨器是電壓跟隨器是同相同相比例運(yùn)算放大器的特例。比例運(yùn)算放大器的特例。_+ + RFR1R2uiuoi1if_+ + uiuo當(dāng) (開(kāi)路)或 時(shí), 稱為電壓跟隨器電壓跟隨器。01FRRFu1(1)1RAR uo+ 5k RL5k +12V例：例：0512655iuuV基準(zhǔn)電壓電路基準(zhǔn)電壓電路 例：圖中同相比例運(yùn)算電路，圖中同相比例運(yùn)算電路，,k10FR,k21R,k22R,k183RV,1iu求：ouR2R1RF+ui-R3+uo-+-解：此電路為同相比例運(yùn)算電路，此電路為

8、同相比例運(yùn)算電路，i323118V0.9V2 18uuRRRo1010.9V5.4V2u式式uRRu1Fo1中的中的u是指加在同相是指加在同相輸入端的輸入電壓輸入端的輸入電壓3FFoi112311RRRuuuRRRR_+ + R2R1R3ui10k100kuo_+ + R5R4R100kuo1A1A2例： 求圖中運(yùn)算電路求圖中運(yùn)算電路R R5 5的值。的值。155 ,ouu A1：同相比例運(yùn)算電路A2：反相比例運(yùn)算電路211111oiiRuuuR55141155100ooiiRRuuuuRk 5500Rk 平衡電阻：平衡電阻： R2= Ri1 / Ri2 / Ri3 / RF由由虛短虛短：u=

9、 u+= 0i3oi1i2123FiiiuuuuRRRR由由虛斷虛斷：i = 0 if = ii1+ ii2 + ii3 RFRi1ui1uoui2Ri2Ri3+ R2+ui3ii2ii3ifii1123123()FFFoiiiiiiRRRuuuuRRR 當(dāng)當(dāng)R11 = R12 = R13 = R1時(shí)時(shí)1231()FoiiiRuuuuR 當(dāng)當(dāng)R1 = RF時(shí)時(shí)123()oiiiuuuu 1 1、反相求和運(yùn)算、反相求和運(yùn)算加法運(yùn)算加法運(yùn)算調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號(hào)的輸入電阻，不影響調(diào)節(jié)反相求和電路的某一路信號(hào)的輸入電阻，不影響其它輸入電壓和輸出電壓的比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。其它輸入電壓和輸出電壓的

10、比例關(guān)系，調(diào)節(jié)方便。ui2uoRFui1Ri2Ri1+ R1+由由虛短虛短：u= u+u+由由同相比例運(yùn)算同相比例運(yùn)算：Fo1(1)RuuRu+=?u+為為ui2單獨(dú)作用時(shí)的代數(shù)和單獨(dú)作用時(shí)的代數(shù)和2i2i1i1i1i2i1i2iuRRRuRRRu )(1(2i2i1i1i1i2i1i2i1FouRRRuRRRRRu 2 2、同相求和運(yùn)算、同相求和運(yùn)算注意：注意：同相求和電路的各輸入信號(hào)的放大倍數(shù)互相影響，不能同相求和電路的各輸入信號(hào)的放大倍數(shù)互相影響，不能單獨(dú)調(diào)整。單獨(dú)調(diào)整。-R1RF+ui1uoR21R22ui2R 此圖同相求和電路，此圖同相求和電路，如何求如何求uo的表達(dá)式？的表達(dá)式？思

11、考思考i1+i2+1232122i1i2+212221222122i1i2i1i2+21222122FFi1i2o112122111()/1(1)(1)PPPPuuuuuiiiRRRuuuRRRRRRRRRuuuuuuRRRRRRRRuuuuRRRRR設(shè)則Fo1(1)RuuRu+=?i2i3i1例：求輸出電壓例：求輸出電壓解：解： A1為反相比例運(yùn)算，為反相比例運(yùn)算，A2為反向加法電路為反向加法電路ui2uoRFui1Ri1Ri2+ Rp2+RRp1R+ A1A2uo1)(1211oiFiiFouRRuRRu221iiouuRRu1122iiFiiFouRRuRRu_+ + RF R1 R2u

12、i2uoR3ui1uu oi11FuuuuRR i223uuuRR 3FFoi2i11231(1)RRRuuuRRRR 解出：解出：減法運(yùn)算減法運(yùn)算用疊加原理求解：用疊加原理求解：_+ + RFR1R2ui2uoR3ui1Fo1i11RuuR 3Fo2i2123(1)()RRuuRRR 3FFoi2i11231(1)()RRRuuuRRRR ui1單獨(dú)作用時(shí)為反相輸入比單獨(dú)作用時(shí)為反相輸入比例運(yùn)算電路，其輸出電壓為：例運(yùn)算電路，其輸出電壓為：ui2單獨(dú)作用時(shí)為同相輸入單獨(dú)作用時(shí)為同相輸入比例運(yùn)算，其輸出電壓為：比例運(yùn)算，其輸出電壓為： ui1和和ui2共同作用時(shí)，輸出電壓為：共同作用時(shí)，輸出電

13、壓為： R2 + + uo RF R1 ui1 ui2 R3 由此可見(jiàn)，輸出電壓與兩個(gè)輸入電壓之差成正比，實(shí)現(xiàn)了減由此可見(jiàn)，輸出電壓與兩個(gè)輸入電壓之差成正比，實(shí)現(xiàn)了減法運(yùn)算。法運(yùn)算。3FFoi2i11231(1)()RRRuuuRRRR 123FRRRR若若 ， ，且且 ， ， 則則: :Foi2i11()RuuuR123FRRRR若若 ， ， 則則: :oi2i1()uuu例：圖示是集成電路的串級(jí)應(yīng)用，試求輸出電壓例：圖示是集成電路的串級(jí)應(yīng)用，試求輸出電壓uo。解：A1A1是電壓跟隨器，是電壓跟隨器，i1o1uuA2A2是差動(dòng)運(yùn)算電路，是差動(dòng)運(yùn)算電路，o11Fi21Fo1uRRuRRui11

14、Fi21F1uRRuRR想一想：為什么要加A1？加入加入A1的作用：的作用：輸入阻抗很高，減少信號(hào)的衰減。輸入阻抗很高，減少信號(hào)的衰減。例：加減運(yùn)算運(yùn)算電路例：加減運(yùn)算運(yùn)算電路利用疊加原理計(jì)算得：利用疊加原理計(jì)算得：)(2I21I14I43I3fORuRuRuRuRu設(shè)設(shè) R1 R2 Rf R3 R4 R5oi1i2i31()3uuuu例：求輸出電壓例：求輸出電壓uo和輸入電壓和輸入電壓ui1, ui2和和ui3的關(guān)系：的關(guān)系：利用疊加原理計(jì)算得：利用疊加原理計(jì)算得：A1A4均為電壓跟隨器均為電壓跟隨器ui1ui3ui2uo儀用放大器儀用放大器)21(123421ORRRRA vvvvi1 =

15、 iftuCRuCddF1i tuCddoF oi1F1duu tRC tuCiCddFF 1i1Rui ifi1uoCFuiR2R1+ uC+ 0oio1F1dtCtutututR C 由由虛斷：虛斷：由由虛短：虛短：u= u+=01. 1. 積分運(yùn)算積分運(yùn)算icuC+ 電容兩端電壓和電容兩端電壓和電流的關(guān)系：電流的關(guān)系： 1ccccdututit dtitccdt 0oioo1F1dttutu tutRC 反相積分反相積分積分時(shí)間常數(shù)積分時(shí)間常數(shù)積分電路和微分電路積分電路和微分電路tui0tuo0U-UomTM積分時(shí)限積分時(shí)限反相積分器：反相積分器：如果如果ui=直流電壓直流電壓,輸出將反

16、相積分，輸出將反相積分，經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后輸出飽和。經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后輸出飽和。 toi011dFutu tRC 11FUtRC 設(shè)設(shè)Uom=15V,U=+3V, R1=10k ,CF=1 F求積到飽和值的時(shí)間：求積到飽和值的時(shí)間：omM11FUUTRC 1omM0.05sFRC UTU積分飽和積分飽和線性積分時(shí)間線性積分時(shí)間輸出電壓隨時(shí)輸出電壓隨時(shí)間線性變化間線性變化 采用集成運(yùn)算放大器組成的積分電路，由于充電電流基本上是采用集成運(yùn)算放大器組成的積分電路，由于充電電流基本上是恒定的，故恒定的，故 uo 是時(shí)間是時(shí)間 t 的一次函數(shù)，從而提高了它的線性度。的一次函數(shù)，從而提高了它的線性度。例例:

17、: 畫(huà)出在給定輸入畫(huà)出在給定輸入波形作用下積分器的波形作用下積分器的輸出波形。輸出波形。i1ifui-+RR2Cuo+uc-其中：其中：R=10K,C=0.1Ftui0212345/mstuo0-2-4-6/ms例例: : 畫(huà)出在給定輸入畫(huà)出在給定輸入波形作用下積分器的波形作用下積分器的輸出波形。輸出波形。i1ifui-+RR2Cuo+uc-其中：其中：R=10K,C=0.1F1V-1Vifi1uoC1uiR2RF+ 由由虛斷：虛斷：由由虛短：虛短：u= u+=0i1 = ifFoi1ddRutuC tuCRuddi1Fo 2. 2. 微分運(yùn)算微分運(yùn)算isinut 若輸入：若輸入：則：則：o1

18、1cossin(90 )FFuR CtR Ct tui0tuo090tuCRuddi1Fo uitOuotO當(dāng)當(dāng)ui為階躍電壓時(shí)，輸出為階躍電壓時(shí)，輸出為尖脈沖。為尖脈沖。 例：例：求圖示電路的求圖示電路的uo關(guān)于關(guān)于ui的表達(dá)式的表達(dá)式1C1iiCddddddddoouuCRtuuCtuuCCttuoCuiR+ RCi2iC1i1iC2對(duì)反相輸入端：對(duì)反相輸入端：2C2ii dd1ddouuuCCttR +ddd2diiuuuCRtuuuCRtR對(duì)同相輸入端：對(duì)同相輸入端： 12d1doioiuuuuCuu dttRRC由兩式即：對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路DOvvRviiiRDTD/SDeVvIi

19、 SDTDIilnVv一一. 對(duì)數(shù)電路對(duì)數(shù)電路SITSDTRIvlnVIilnV 利用利用PN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算對(duì)數(shù)運(yùn)算其中，其中，IES 是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，uO是是ui的對(duì)數(shù)運(yùn)算。的對(duì)數(shù)運(yùn)算。TBETBEeI1)(eIiiESESECVuVuBJT的發(fā)射結(jié)有的發(fā)射結(jié)有BEOuu注意：注意：ui必須大于零，電路的輸出電壓小于必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7伏伏利用虛短和虛斷，電路有利用虛短和虛斷，電路有RuiiiCTBEeESECVuIiiESTiTOlnlnIVRuVu也可利用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算也可利用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算RiRi

20、uDRO 二二. 反對(duì)數(shù)（反對(duì)數(shù)（指數(shù)指數(shù)）電路）電路T/SeVuiRIuO是是ui的反對(duì)數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）的反對(duì)數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)用半導(dǎo)體三極管實(shí)現(xiàn)反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路BEiuu 利用虛短和虛斷，電路有利用虛短和虛斷，電路有要求要求V7 . 0BEiuuiTOESeuVuRI RiuFOTBEeESEFVuIii以上兩個(gè)電路溫漂很嚴(yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路以上兩個(gè)電路溫漂很嚴(yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路 乘法電路乘法電路如何用同樣的辦法實(shí)現(xiàn)除法電路？如何用同樣的辦法實(shí)現(xiàn)除法電路？一一. . 模擬乘法器簡(jiǎn)介模擬乘法器簡(jiǎn)介模擬乘法器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量相乘的非線性電子器

21、件，利用它可以方模擬乘法器是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)模擬量相乘的非線性電子器件，利用它可以方便地實(shí)現(xiàn)乘、除、乘方和開(kāi)方運(yùn)算電路。廣泛的應(yīng)用于廣播電視、通信、便地實(shí)現(xiàn)乘、除、乘方和開(kāi)方運(yùn)算電路。廣泛的應(yīng)用于廣播電視、通信、儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，進(jìn)行模擬信號(hào)的處理。儀表和自動(dòng)控制系統(tǒng)中，進(jìn)行模擬信號(hào)的處理。YXOukuu其中其中k 為比例因子，為比例因子，量綱量綱:V-1。類型：類型：?jiǎn)蜗笙蕹朔ㄆ鳎簡(jiǎn)蜗笙蕹朔ㄆ鳎簎X、uY 皆為固定極性皆為固定極性;二象限乘法器：一個(gè)為固定極性，另一二象限乘法器：一個(gè)為固定極性，另一個(gè)為可正可負(fù)個(gè)為可正可負(fù);四象限乘法器：四象限乘法器：uX、uY 皆為可正可負(fù)皆為可正可負(fù).模擬乘

22、法器及應(yīng)用模擬乘法器及應(yīng)用二二. . 模擬乘法器應(yīng)用模擬乘法器應(yīng)用1. 1. 乘方運(yùn)算電路乘方運(yùn)算電路2OIkuu32OIukuI34Ouk uIln1O1ukuIln21O2uNkkukNNkkukukuI321I3O2. 2. 除法運(yùn)算電路除法運(yùn)算電路利用運(yùn)放的虛短和虛斷：利用運(yùn)放的虛短和虛斷：在運(yùn)算電路中，必須保證對(duì)于運(yùn)放電在運(yùn)算電路中，必須保證對(duì)于運(yùn)放電路引入負(fù)反饋，才能正常工作：路引入負(fù)反饋，才能正常工作：為兩象限除法運(yùn)算電路。為兩象限除法運(yùn)算電路。I1OI1OoI1OOOOI2I200 ;00 ;,0uVuVuVuVuuuuuku uku 當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，與反相，故與同相，故要求。2I

23、1O1I2RuuRk u OI2OI1122uku uuRRR 3. 3. 開(kāi)方運(yùn)算電路開(kāi)方運(yùn)算電路在引入負(fù)反饋的情況下：在引入負(fù)反饋的情況下：2OOI122ukuuRRR 2IO1R uukRIO000kuu若2IO1R uukR IO000kuu若4 4 開(kāi)立方運(yùn)算電路開(kāi)立方運(yùn)算電路 下圖是開(kāi)立方運(yùn)算電路，根據(jù)圖中關(guān)系有3X212O2O21X3O2OO1O22OO1=vKRRvRvRvvKvKvvKvv 當(dāng)vI為正值時(shí)，vO為負(fù)值，當(dāng)vI為負(fù)值時(shí)，vO為正值。模擬乘法器還有許多應(yīng)用，在調(diào)制解調(diào)中將進(jìn)一步介紹。 用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的原理用模擬乘法器實(shí)現(xiàn)調(diào)幅的原理5 5 調(diào)制和解調(diào)調(diào)制和解調(diào)

24、調(diào)幅電路是一個(gè)乘法器。調(diào)幅電路的基本結(jié)構(gòu)如圖所示。設(shè)tVvvcosmXtVvvccmcYcosttKVvcomZcoscos濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類)()()(iosVsVsA 濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。減無(wú)用頻率信號(hào)的電子裝置。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。濾波電路傳遞函數(shù)定濾波電路傳遞函數(shù)定義義時(shí)，有時(shí)，有 j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A其中其中)j ( A)( 模，幅頻響應(yīng)模，幅頻響應(yīng) 相位角，相頻響應(yīng)相位

25、角，相頻響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng)群時(shí)延響應(yīng))( d)(d)(s 1. 基本概念基本概念濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類2. 分類分類低通（低通（LPF）高通（高通（HPF）帶通（帶通（BPF）帶阻（帶阻（BEF）全通（全通（APF） 濾波器的用途濾波器的用途 濾波器主要用來(lái)濾除信號(hào)中無(wú)用的頻率成濾波器主要用來(lái)濾除信號(hào)中無(wú)用的頻率成分，例如，有一個(gè)較低頻率的信號(hào)，其中包含分，例如，有一個(gè)較低頻率的信號(hào)，其中包含一些較高頻率成分的干擾。一些較高頻率成分的干擾。低通低通濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類3. 濾波器幅頻特性（低通為例）濾波器幅頻特性（低通為例）vpp()Af通帶放

26、大倍數(shù) ：通帶中輸出電壓與輸入電壓的比。通帶：信號(hào)能夠通過(guò)的頻段。過(guò)渡帶：從截止頻率 到放大倍數(shù)接近零的頻段。阻帶：使放大倍數(shù)趨于零的頻段。濾波電路的基本概念與分類濾波電路的基本概念與分類無(wú)源濾波電路和有源濾波電路無(wú)源濾波電路和有源濾波電路無(wú)源濾波電路無(wú)源濾波電路：濾波電路僅由無(wú)源元件（電阻、電容、電感）組成；：濾波電路僅由無(wú)源元件（電阻、電容、電感）組成；有源濾波電路有源濾波電路：濾波電路不僅由無(wú)源元件，還有有源元件（晶體管、：濾波電路不僅由無(wú)源元件，還有有源元件（晶體管、場(chǎng)效應(yīng)管、運(yùn)放）組成。場(chǎng)效應(yīng)管、運(yùn)放）組成。（1）無(wú)源低通濾波電路）無(wú)源低通濾波電路( f 0 )：通帶放大倍數(shù)：通帶放

27、大倍數(shù)ovpi1VAV無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器當(dāng)當(dāng) f ：0 Ovi11C11RCRCVjAVjjRCf2121p令令vpOvipp11j1jAVAffVffvpv2p1()AAff無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器電路帶上負(fù)載后：電路帶上負(fù)載后：ovpiLLVRAVRRvpOvip1/RC11(R/)CR/1jCLLLLRRAVRjAfVjRRjfCRRfL）（/2121p無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器幅頻特性：幅頻特性：空載：空載：vpv2p1()AAff帶載：帶載：vpv2p1()AAff結(jié)論：無(wú)源濾波低通濾波電路帶負(fù)載后，通帶放大倍數(shù)減小，通帶截結(jié)論：無(wú)源濾波低通濾波電路帶負(fù)載后，通帶放大倍數(shù)減小，通帶截止頻率升

28、高。即二者都隨負(fù)載而變化。止頻率升高。即二者都隨負(fù)載而變化。無(wú)源濾波器無(wú)源濾波器 1. 1. 低通濾波電路低通濾波電路c01)( sAsA 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2c0)(1)j ( AA其中其中特征角頻率特征角頻率1f01RRA RC1c 故，幅頻相應(yīng)故，幅頻相應(yīng)為為同相比例同相比例放大系數(shù)放大系數(shù) 一階有源濾波電路一階有源濾波電路2. 2. 高通濾波電路高通濾波電路 一階有源濾波電路通一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（帶外衰減速率慢（-20dB/十倍頻程），與理想情況十倍頻程），與理想情況相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾波要求不高的場(chǎng)合。波要求不高的場(chǎng)合。 低通電路中的低通電路中的R

29、和和C交換交換位置便構(gòu)成高通濾波電路位置便構(gòu)成高通濾波電路一階有源濾波電路一階有源濾波電路高階有源濾波電路高階有源濾波電路1. 二階有源低通濾波電路二階有源低通濾波電路2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù))()(PoFsVsVAV )(/1/1)(APsVsCRsCsV 對(duì)于濾波電路，有對(duì)于濾波電路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsVf11RR 2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)F0VAA RC1c 令令稱為稱為通帶增益通帶增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 稱為稱為特征角頻率特征角頻率稱為稱為等效品質(zhì)因數(shù)等效品質(zhì)因數(shù)

30、則則20c22cc( )AA sssQ濾波電路才能穩(wěn)定工作。濾波電路才能穩(wěn)定工作。時(shí)時(shí)，即即當(dāng)當(dāng) 3 03 FF VVAA注意：注意：（二階）（二階）2. 傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)用用 代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)： j s2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 歸一化的幅頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)2cc)(1arctg)( Q3. 幅頻響應(yīng)幅頻響應(yīng)2c22c0)()(11lg20)j (lg20QAA 歸一化的幅頻響應(yīng)曲線4. n階巴特沃斯傳遞函數(shù)階巴特沃斯傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)為傳遞函數(shù)為2n0)/(1)(cAjA 式中式中n為濾波電路階數(shù)，為濾

31、波電路階數(shù)， c為為3dB載止角頻率，載止角頻率，A0為通帶為通帶電壓增益。電壓增益。有源高通濾波電路有源高通濾波電路1. 二階高通濾波電路二階高通濾波電路 將低通電路中的將低通電路中的電容和電阻對(duì)換，便電容和電阻對(duì)換，便成為高通電路。成為高通電路。傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2cc220)( sQssAsA2c22c0)(1)(1lg20)j (lg20QAA 歸一化的幅頻響歸一化的幅頻響應(yīng)應(yīng)2. 巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng)巴特沃斯傳遞函數(shù)及其歸一化幅頻響應(yīng)2n0)/(1)( cAjA 歸一化幅頻響應(yīng)歸一化幅頻響應(yīng)有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路1. 電路組成原理電路組成原理可由低通和高通串聯(lián)得到可由低通和高通串聯(lián)得到必須滿足必須滿足11H1CR 低通截止角頻率低通截止角頻率22L1CR 高通截止角頻率高通截止角頻率HL 2. 二階有源帶通濾波電路二階有源帶通濾波電路 令令傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2FF)()-(31)(sCRsCRAsCRAsAVV FF0-3VVAAA RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 二階有源帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路可由低通和高通并聯(lián)得到可由低通和高通并聯(lián)得到必須滿足必須滿足HL 雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路二階有源帶阻濾波電路二階