信号处理电路
第6章信号处理电路
6.1.3 子码解码器（见P109）
在CPU的控制下，按照CD-DA数据格式，设置 不同位置，不同长短的窗口以同步位为参考基 准，将各类数据码分割提取出来，送至缓冲存 储器，同时， Nhomakorabea去耦合位。
把一个扇区98个数据帧的同一个子码取出，并 按顺序积累到缓冲存储器中，形成代表特定意 义的一串数据，称为子码帧。
显示，有声有图，但出现无彩色或彩色 异常，也可能是图像异常的故障现象。
6.9.2 视频电 路故障 检修方 法
6.10 音、视频电路故障的检修实例
器件的失效在音、视频故障中比较常见。
学习要点与指导
光盘机的信号处理电路由数字信号处理电路、音视频电路 构成。最终的目的是把光盘上记录的信号轨迹转换成音频 信号和视频信号输出。
三．实验内容
当VCD机和DVD机出现故障时，对一些 测试点进行波形的测试，把测试结果与 正常的波形进行比较，就可以判断电路 是否正常。
四．实验步骤
（1）RF, FE, TE信号测试。 （2）DA-BCK, DA-DATA, DA-LRCK波形测试。 （3）CD-DATA, CD-BCK, CD-LRCK波形测试。 （4）测VIDEO, Y, C, AUDIO的波形。 （5）用万用表测量各集成电路电路的工作电压、
不能读盘。
6.5.2 解 压缩电路 故障的检 修方法
6.6 解压缩及其附属电路故障检 修实例
1．视盘机播放盘片时，计时显示正常，光盘 正常旋转。说明光盘机的激光头、前置放大电 路、盘片驱动伺服系统、机械结构、数字信号 处理电路DSP、CPU和显示部分正常，CD机芯 部分的供电也正常。
播放VCD无图无声的故障现象，应该是解压缩 电路故障。
复位电平和一些工作时钟。FOK信号和LDON等。
信号处理电路
信号处理电路1 钳位电路钳位电路的作用是将电路的输出信号幅度限制在某一个预期值。
钳位电路分为限幅式和非限幅式，区别在于：信号经限幅式钳位电路限幅后，信号的峰峰值受到相当程度的损失；而信号经非限幅式钳位电路限幅后，信号的峰峰值基本不受到损失，但输出信号幅度却受到限制。
（1）限幅式钳位电路限幅电路是限制信号输出幅度的电路，它能按限定的范围削平信号电压的波形幅度，是用来限制信号电压范围的电路，又称限幅器、削波器等。
限幅电路应用非常广泛，常用于整形、波形变换、过压保护等电路。
二极管下限幅电路二极管上限幅电路二极管双向限幅电路（2）非限幅式钳位电路负钳位器：（1）简单型工作原理：Vi正半周时, DON，C充电至V值,Vo=0V。
Vi负半周时，DOFF，Vo=－2V。
（2）加偏压型工作原理:Vi正半周时，二极管DON，C被充电至V值（左正、右负），Vo=+V1(a)图或－V1(b)图。
Vi负半周时，二极管DOFF，RC时间常数足够大，Vo=VC+Vi（负半周）=2V。
几种二极管负钳位器电路比较:正钳位器(1)简单型工作原理Vi负半周时，DON，C充电至V值（左负、右正），Vo=0V。
Vi正半周时，DOFF，Vo=VC+Vi（正半周）=2V。
(2)加偏压型判断输出波形的简易方法 :1.由参考电压V1决定输出波形于坐标轴上的参考点。
2.由二极管D的方向决定原来的波形往何方向移动，若二极管的方向为，则波形必须向上移动；若二极管的方向为，则波形必须往下移动。
3.决定参考点与方向后，再以参考点为基准，将原来的波形画于输出坐标轴上，即为我们所求。
几种二极管正钳位器电路比较:2 信号比较电路运算放大器组成比较器集成电压比较器 LM139/239/3393 模拟乘法器基本应用：平衡调制；混频；倍频；同步检波应用举例：M15964 幅度调制电路调制：用被传送的低频信号去控制高频信号（载波）的参数（幅度、频率、相位），实现低频信号搬移到高频段。
数字信号处理电路分析
数字信号处理电路分析数字信号处理（Digital Signal Processing，简称DSP）是指对数字信号进行采样、量化、编码和计算等处理的技术。
数字信号处理电路（Digital Signal Processing Circuit，简称DSP电路）是实现数字信号处理功能的硬件电路。
1. 数字信号处理电路的基本原理数字信号处理电路由以下几部分构成：采样电路、模数转换电路、数字信号处理器和数模转换电路。
其基本原理如下：1.1 采样电路：将连续时间的模拟信号转换成离散时间的数字信号。
采样定理规定了采样频率应大于信号最高频率的两倍，以避免采样失真。
1.2 模数转换电路：将连续的模拟信号转换成对应的数字信号。
模数转换器的核心是模数转换器芯片，采用逐级逼近型模数转换器或者delta - sigma调制器。
1.3 数字信号处理器：对数字信号进行数学运算和算法处理的核心部件。
它可以用于音频、视频等信号的压缩、滤波、变换等处理。
1.4 数模转换电路：将数字信号转换为模拟信号，以便于输出到外部设备。
2. DSP电路常用应用及分析2.1 音频信号处理DSP电路广泛应用于音频设备中，如音乐播放器、音响等。
采用DSP电路可以对音频信号进行滤波、均衡、混响等处理，以改善音质和增加音效。
2.2 图像处理在数字相机、手机摄像头等设备中，DSP电路可用于图像处理，如去噪、增强对比度、调整颜色平衡等。
DSP电路的高速处理能力和算法优化可以提供更好的图像质量。
2.3 通信信号处理在通信领域，DSP电路被广泛应用于调制解调、编解码、信号压缩等方面。
采用DSP电路可以提高通信质量和信号处理的速度。
2.4 视频信号处理DSP电路在电视、监控摄像头等设备中也起到重要作用。
例如，DSP电路可以完成视频信号的编码、解码、去噪和增强，以提高图像质量和显示效果。
2.5 生物医学信号处理生物医学信号处理是DSP电路的重要应用领域之一。
通过DSP电路可以对生物医学信号进行滤波、去噪、生理参数提取等处理，为医学诊断和治疗提供支持。
信号处理电路的基本原理与应用
信号处理电路的基本原理与应用信号处理电路是现代电子系统中不可或缺的组成部分，它在无线通信、音视频处理、传感器技术等领域中扮演着重要的角色。
本文将探讨信号处理电路的基本原理与应用，并介绍其在实际应用中的几个典型案例。
1. 信号处理电路的基本原理信号处理电路是用来处理各种形式的信号，包括模拟信号和数字信号。
在模拟信号处理中，信号经过滤波、放大、混频等操作，使其满足特定的要求。
而数字信号处理则通过模数转换和数模转换将信号转化为数字形式，然后经过离散化处理和滤波等操作。
滤波是信号处理中常见的一种操作，它用于去除信号中的频率成分或噪声。
滤波电路可以采用各种不同的结构，如RC电路、RL电路、LC电路等，通过选择合适的元件参数和拓扑结构可以实现不同的滤波效果。
另一个重要的信号处理原理是放大。
放大电路用于增强信号的幅度，使其能够驱动后续电路或器件。
放大电路可以采用各种不同的放大器结构，如共射放大器、共基放大器、共集放大器等，通过选择合适的电路结构和参数可以实现不同的放大效果。
2. 信号处理电路的应用案例2.1 无线通信中的信号处理电路无线通信中的信号处理电路主要用于调制解调和信号解码。
调制解调电路将基带信号调制到无线载波上进行传输，而信号解码电路则用于从接收的信号中提取出原始的基带信号。
以FM调制为例，调制电路通过变化载波频率来实现信号的调制。
解调电路则通过频率鉴别器将接收到的信号还原为原始信号。
这些调制解调电路中包括了大量的信号处理电路，如滤波电路、放大电路、混频电路等。
2.2 音频处理中的信号处理电路音频处理中的信号处理电路主要用于音频信号的增强、降噪和效果处理。
例如，音频放大器用于增强音频信号的幅度，以便驱动扬声器产生更大的声音。
音频滤波器用于去除音频信号中的杂音和噪声，以获得更清晰的音质。
音频混响电路则用于模拟各种不同的音质环境，如大厅、卧室等。
这些音频处理中的信号处理电路满足了音响设备对音质和效果的要求。
信号处理电路基本原理解析
信号处理电路基本原理解析信号处理电路是电子电路中的一种重要组成部分，起着将输入信号进行改变、处理、转换的作用。
本文将解析信号处理电路的基本原理，介绍其工作原理和应用领域。
一、信号处理电路的概述信号处理电路是一种用于对输入信号进行采样、滤波、放大、调制/解调、编码/解码等处理的电子电路。
它可以将不同形式的输入信号转换为适合特定应用场景的输出信号，广泛应用于通信、音频、视频、生物医学等领域。
二、信号处理电路的基本原理1. 信号采样信号采样是将连续时间的信号转换为离散时间的过程。
常见的采样方式有脉冲采样和保持采样。
脉冲采样将连续信号通过间隔一定时间的脉冲信号进行采样，而保持采样则是通过保持电路将信号的幅值保持一段时间。
2. 信号滤波信号滤波是对输入信号进行滤波处理，以去除或弱化其中的噪声或干扰。
滤波器可以按照频率响应分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等。
常用的滤波器类型有RC滤波器、LC滤波器、数字滤波器等。
3. 信号放大信号放大是将输入信号的幅值进行放大处理，以增加信号的强度，使其适合后续处理或驱动其他设备。
放大电路常采用放大器作为核心元件，常见的放大器有运放放大器、功放、差分放大器等。
4. 信号调制/解调信号调制是将输入信号与载波信号进行混合，通过改变载波信号的某些特性，实现对输入信号的编码和传输。
调制方式有调幅、调频、调相等。
解调则是将调制后的信号还原为原始信号的过程。
5. 信号编码/解码信号编码是将输入信号转换为特定的编码格式，以实现信号的传输和存储。
编码方法有模拟编码和数字编码等。
解码则是将编码后的信号还原为原始信号的过程。
三、信号处理电路的应用领域1. 通信系统信号处理电路广泛应用于通信系统中，包括无线通信和有线通信。
例如，在移动通信系统中，信号处理电路用于信号的解调和解码，实现语音和数据的传输。
2. 音频处理信号处理电路在音频处理中起着重要作用。
例如，在音频音响系统中，信号处理电路用于音频信号的放大、滤波和均衡等处理，以提高音频质量和音响效果。
信号处理电路
带阻滤波器的典型电路
信号处理电路
例：请推导下图所示各电路的传递函数，并说 明它们属于哪种类型的滤波电路
信号处理电路
解：利用节点电流法可求出它们的传递函数。 在图（a）所示电路中
sR2C Au (s) 1 1所示电路中
信号处理电路
本章小结 1、掌握各种电压比较器的工作原理和传 输特性 2、正确理解一阶低通滤波电路的工作原 理及其对数幅频特性 3、了解其他各种滤波电路的特定及工作 原理
信号处理电路
Uo Au Ui RF 1 Aup R1 f f 1 j 1 j f0 f0
Aup
优点：通带电压放大倍数得到提高 缺点：当f≥f0时，幅频特性衰减太慢，与理 想的幅频特性相比相差甚远 解决办法：采用二阶低通有源滤波器。
信号处理电路
RF 1 R1
(a)电路图
(b)对数幅频特性
电压比较器有两个门限电平，故传输特性
呈滞回形状 。
信号处理电路
UREF 为参考电压；输出电压 uO 为 +UZ 或-UZ；
uI 为输入电压。
当 u+ = u- 时，输出电压的状态发生跳变。
RF R2 u U REF uO R2 RF R2 RF
uO
+UZ
比较器有两个不同的门限电 平，故传输特性呈滞回形状。
UT-
O
-UZ
UT+
uI
滞回比较器
信号处理电路
滞回电压比较器用于控制系统时主要优 点是抗干扰能力强。当输入信号受干扰或噪 声的影响而上下波动时，只要根据干扰或噪
声电平适当调整滞回电压比较器两个门限电
平UT+ 和UT- 的值，就可以避免比较器的输
3.4 信号处理电路
3.4信号处理电路信号处理电路主要利用集成运算放大器或专用模拟集成电路，配以少量的外接元件可以构成各种功能的处理电路。
主要功能有信号放大、信号滤波、阻抗匹配、电平变换、非线性补偿、电流/电压转换、电压/频率转换等。
3.4.1有源滤波电路滤波电路的作用实质上是“选频”，即允许某一部分频率的信号顺利通过，而使另一部分的频率的信号被急剧衰减（即被滤掉）。
在无线电通讯，自动测量及控制系统中，常常利用滤波电路进行模拟信号的处理，如用于数据传送，抑制干扰等。
滤波电路的种类很多，这里主要介绍集成运算放大器和RC 网络组成的有源滤波电路。
根据其工作信号的频率范围，滤波器可以分为四大类，它们是低通滤波器（LPF ）、高通滤波器（HPF ）、带通滤波器（BPF ）和带阻滤波器（BEF ）。
图3.4.1 由运放组成的有源低通滤波器图3.4.1所示电路是由运放组成的有源滤波器，21R R ，2C C可以是各种值，图中选用21R R =，22C C =，截止频率为22121CC R R f c π=。
VFC电路通常主要由积分器、电压比较器、自动复位开关电路等三部分组成。
各种类型VFC电路的主要区别在于复位方法及复位时间不同而已。
下面将讨论由运放构成的各种VFC电路的和典型的模拟集成V/F转换器。
模拟集成V/F、F/V转换器，具有精度高、线性度高，温度系数低、功耗低、动态范围宽等一系列优点，目前已广泛地应用与数据采集，自动控制和数字化及智能化测量仪器中。
集成V/F、F/V转换器大多采用恒流源复位型VFC电路作基本电路。
图3.4.3 电压-频率转换器电路图3.4.3所示电路，采用多谐振荡器CA3130，产生恒定幅度和宽度的脉冲。
输出电压经积分电路（R3、C2）加到比较器的同相输入端，比较器输出经R4、D4反馈至A1的反相输入端。
输入电压范围在0~10V，输出频率在0~10KHz，转换灵敏度为1KHz/1V。
图3.4.4 用比较器组成的压控振荡器图3.4.4所示的电路为利用比较器SF339（或LM339）组成压控振荡器。
怎样设计一个数字信号处理电路
怎样设计一个数字信号处理电路数字信号处理（Digital Signal Processing，DSP）是一项涉及将连续信号转换为离散信号的技术。
设计一个数字信号处理电路需要考虑多个因素，包括信号采样、滤波、编解码等。
本文将介绍一个设计数字信号处理电路的基本步骤和要点。
一、引言数字信号处理电路广泛应用于通信系统、音频处理、图像处理等领域。
为了实现高效的信号处理，设计一个合理的数字信号处理电路至关重要。
下面将介绍设计数字信号处理电路的几个关键步骤。
二、信号采样信号采样是将连续信号转换为离散信号的过程。
在设计数字信号处理电路时，需要确定采样频率和采样精度。
采样频率应满足信号的奈奎斯特采样定理，即采样频率必须大于信号频率的两倍。
采样精度通常由采样位数确定，常见的有8位、16位和24位等。
三、滤波滤波是数字信号处理的重要环节，可以去除信号中的噪声和干扰，提高信号的质量。
在设计数字信号处理电路时，可以选择使用滑动窗口滤波器、巴特沃斯滤波器等。
根据信号的特点和要求进行合适的滤波器选择，并根据需求调整滤波器的参数。
四、编码和解码编码和解码是数字信号处理电路中的重要环节，用于将数字信号转换为模拟信号或其他形式进行传输或储存。
在设计数字信号处理电路时，需要选择合适的编码和解码算法。
常见的编码方式有脉冲编码调制（PCM）和脉冲位置调制（PPM）等。
五、算法设计和优化在数字信号处理电路的设计中，算法的选择和优化至关重要。
根据实际需求，可以选择离散傅里叶变换（DFT）、快速傅里叶变换（FFT）等算法。
在算法的实现过程中，要优化算法的性能，减少计算量和延迟，并提高处理速度和效率。
六、硬件设计在数字信号处理电路的设计中，硬件的选择和设计也非常重要。
可以选择使用现有的可编程逻辑器件（FPGA）、数字信号处理器（DSP）芯片等。
根据设计需求，选择适当的硬件平台，并进行电路的设计和布局，确保电路的稳定性和可靠性。
七、仿真和验证在完成数字信号处理电路的设计之后，需要进行仿真和验证。
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两端总的的稳定电压为 UZ < UOpp 当 uI < 0 时，不接稳压管时， uo= + U0PP ，接
入稳压管后，左边的稳压管被反向击穿，集成运放的
反向输入端“虚地”， uo = + UZ
UZ
当uI >0时，右边的稳压管被反向击穿uO，uo= +UOpp
+UZ
利用稳压管限幅的过零比较精器品课件
f
f0
图 7.1.2
f0
1 2RC
——通带截止频率
电路缺点：电压放大倍数低，带负载能力差
解决办法：有源滤波器。
精品课件
二、一阶低通有源滤波器：
电压放大倍数
Au
Uo Ui
1 RF
R1
1 j f
Aup 1 j f
f0
f0
优A点up：通1 带RR电F1 压放大倍(a)数电路得图到提高(b)对数幅频特性
低通滤波器 按频率 高通滤波器 特性分 带通滤波器
带阻滤波器
按传 递函 数分
一阶滤波器 二阶滤波器
:
N 阶滤波器
精品课件
滤波器的理想特性和实际滤波器特性
精品课件
§7.1.2 低通滤波器(LPF)
一、无源低通滤波器：低频信号能通过而高频信 号不能通过的滤波器
电压放大倍数为
A u
U o U i
1 1 j
精品课件
Au
Uo Ui
Aup
1(3 Aup)jRC(jRC)2
Aup
1( f )2 j 1 f
f0
Q f0
A up
1
RF R1
f0
1 2RC
Q 1 3 Aup
精品课件
一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较：
20lg Au / dB Aup
-0
理想特性 －20dB/十倍频
-
20
－40dB/十倍频
精品课件
f0 Qf
§7.1.4 带通滤波器(BPF)
将一个低通滤波电路和一个高通滤波电路
串联连接即可组成带通滤波电路， fh > fL能组 成带通电路。
BPF的构成方法: BPF构成的总则是LPF与
HPF相串联，LPF与HPF串联有如下两种情况
1、将有源LPF与有源HPF两级直接串联。
用这种方法构成的BPF通带宽，而且通带截止
频率易调整，但所用元器件多
2、将两节电路直接相联，其优点是电路
简单
精品课件
U i
低通
高通
U o
20 lg A u
O
低通
f2
f
20 lg A u
O
20 lg A u
高通
f
1
f
O
阻
f1
通
阻
f2
f
带通滤波器原理示意图
精品课件
带通滤波器电路及幅频特性 精品课件
A u(3Auo) Aujo(ff0ff0)1jQ(Afu fp 0ff0)
比较器中的集成运放一般工作在非线性区， 处于开环状态或引入正反馈。
比较器的输出只有两种可能的状态：高电平 或低电平，为数字量，而输入信号是连续变化的模 拟量，因此比较器可作为模拟电路和数字电路的 “接口”
精品课件
分类：过零比较器、单限比较器、 滞回比较器及双限比较器
§4.2.1 过零比较器
uO +UOpp
-
f
40
0.
1
10
f0
1
低通滤波器的幅频特性
精品课件
§7.1.3 高通滤波器(HPF))
一、高通滤波器是指高频信号能通过而低频信号不 能通过的滤波器，将低通滤波器中起滤波作用的 电阻、电容互换，即成为高通有源滤波器
其通带截止频率：
f0
1 2RC
无源精高品通课件滤波器
二阶有源高通滤波器
A uU U o i 1(3A (u jp)R jR )2 C A C u p (j R)2 C 1(f)2 A u pj1f0
滤波电路传递函数定义
A(s) Vo(s) Vi (s)
vI (t)
滤波电
vO (t)
路
s j 时，有 A (j)A (j)ej() A(j)()
其中 A(j) —— 模，幅频响应 () —— 相位角，相频响应
时延响应为 ()d() (s)
精品课件d
分类： 按处理 硬件滤波 方法分 软件滤波
按构成 无源滤波器 按所处理 模拟滤波器 器件分 有源滤波器 信号分 数字滤波器
f0
1 2RC
——中心频率
Aup
Auo 3Auo
QAuo
——通带电压放大倍数
Auo
1
RF R1
Q 1 3 Auo
精品课件
§7.1.5 带阻有源滤波电路（BEF）
在规定的频带内，信号被阻断，在此频带 以外的信号能顺利通过。
一个低通滤波电路和一个高通滤波电路并 联连接组成的带阻滤波电路，fh< fL能组成带阻 电路
)2
j2(2Aup)
f f0
Aup
f0
1 2RC
——中心频率
Aup
1
RF R1
——通带电压放大倍数
Q f0 1
B 2(2Aup)
Au
1
Aup
j1 Q
ff 0
f
2 0
f
2
精品课件
§4.2 电压比较器
电压比较器简称比较器，其基本功能是对两个 输入电压进行比较，并根据比较结果输出高电平或 低电平，据此来判断输入信号的大小和极性
O
uI
-UOpp
简单的过零比较器
精品课件
理想运放的开环差模增益为无穷大
当 uI < 0 时，uO= + UOPP ； 当 uI > 0 时，uO = - UOPP ； UOPP 为集成运放的最大输出电压。
阈值电压：当比较器的输出电压由一种 状态跳变为另一种状态所对应的输入电压。
精品课件
设任何一个稳压管被反向击穿时，两个稳压管
缺点：当f≥f0时，幅频特性衰减太慢，以 -20dB／10倍频程的速率下降，与理
想的幅频特性相比相差甚远
解决办法：采用二阶精低品课通件 有源滤波器。
三、二阶低通有源滤波器：
(a)电路图
(b)对数幅频特性
幅频特性在f≥f0时，以-40dB／10倍频程的速 率下降，衰减速度快，其幅频特性更接近于理想特性， 为进一步改善滤波波形,常将第一级的电容C接到输出 端，引入一个反馈。这种电路又称为赛伦-凯电路
第四节 信号处理电路
精品课件
内容提要 1、介绍滤波电路的作用和分类，并 阐明各种有源滤波电路的工作原理和 输入-输出关系 2、介绍几种典型的电压比较器的工 作原理、传输特性和用途
精品课件
§4.1 有源滤波器
§4.1.1 滤波电路的作用和分类
滤波器的功能：对频率进行选择,过滤掉噪声 和干扰信号，即有用频率信号通过，无用频率信 号被抑制的电路。
BEF构成的总原则是LPF与HPF相并联， BEF构成的原理框图如图所示
精品课件
U i
低通
U o
20 lg A u
高通
O 低通 f1
f
20 lg A u
O
20 lg A u
高通 f
f2
O
通
f
阻
通
f
f
1
2
带阻滤波器原理示意图
精品课件
带阻滤波器的典型电路
精品课件
1( f )2
Au
1(
f0
f f0