模拟电子技术基础简明教程第八章信号处理电路
模拟电子技术基础简明教程课件：第八章 信号处理电路
RF R1
1
1 j
1
Aup 1 j f0
RC
f
A
+
Uo
R
Aup
1
RF R1
f0
1
2RC
8.1.3 高通滤波器(HPF)
一阶有源高通滤波器
RF
Au
U o U i
Aup 1 j f0
f
Au
Aup
0.707 Aup
0 f0
Aup
1
RF R1
R1
A
f0
1
2RC
Ui
C
+
R
Uo
幅频特性：
f
Au
Aup
1 f0 f 2
20lg Au
低通
O
f
f2
20lg Au
高通
O
20lg Au
f1
f
阻
通阻
O
f1
f2
f
带通滤波器的典型电路
A u
Auo
(3 Auo ) j(
f f0
-
f0 ) f
Aup
1 jQ( f - f0 )
f0 f
f0
1 2RC
——中心频率
1 Q
3 - Auo
Auo
1
RF R1
Aup
Auo 3 - Auo
第八章 信号处理电路
8.1 有源滤波器 8.2 电压比较器
8.1 有源滤波器
8.1.1 滤波电路的作用和分类
作用：选频。
分类： 低通滤波器、 高通滤波器、 带通滤波器
和带阻滤波器。
20lg Au
通阻
O 20lg Au
模电课件第8章信号运算与处理电路
本章重点内容
由集成运放组成的各种运算电路 及其分析计算方法。 滤波电路的基础知识及其传递函 数的推导方法。 求解各种比较电路的阈值电压及 画出传输特性曲线的方法。
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第8章 信号的运算与处理电路
8.1 基本运算电路 8.2 对数和反对数运算电路 8.3 有源滤波电路练掌握比例、求和、积分运算电路； 掌握电压比较电路的组成、分析方法。 正确理解二阶低通滤波电路，
一般了解其它运算电路，有源滤波电 路的组成和不同滤波电路的特点。
模电第八章PPT课件
用电压跟随器 隔离滤波电路 与负载电阻
无源滤波电路的电路特点：无源滤波电路的滤波参数 随负载变化；可以用于高电压输入、大电流负载的情况。
有源滤波电路的电路特点：有源滤波电路的滤波参数不 随负载变化，可放大；不能输出高电压大电流，只适用于信 号处理，输出电压受电源电压的限制，输入电压应保证集成 运放工作在线性区；频率响应受组成它的晶体管、集成运放 频率参数的限制。
电路产生自激振荡
二阶低通、高通滤波器，为防止自激，应使 Aup < 3， 即要求RF<2R1 。
可见高通滤波电路与低通滤波电路的对数幅频特性互为 “镜像”关系。
第八章 信号处理电路
8.1.4 带通滤波器(BPF)
只允许某一段频带内的信号通过，将此频带以外的信号阻断。
U i
20lgAu
O 20lgAu
UUR1R 1RFUoA Uuop
U i R U M U R U M (U o U M )jC 0
U MU R
jCU
A uU U o i 1(3A u)pjA R up C (j R)2 C 1(
Aup
f )2 j 1
f0
Q
f f0
其中
Aup
1 RF R1
1
f0 2RC
1 Q
带A 载 u pR R ： L R L
1 fp2 π (R ∥ R L )C
A uA u p ffp 1 j
fp
存在问题：1、电压放大倍数低，最大为1；2、带负载 能力差：负载变化，通带放大倍数和截止频率均变化。
解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
有源滤波电路
第八章 信号处理电路
Auo
1
模拟电路信号的运算和处理电路
02
模拟电路信号的运算
加法运算
总结词
实现模拟信号的相加
详细描述
通过使用运算放大器或加法器电路，将两个或多个模拟信号相加，得到一个总 和信号。在模拟电路中，加法运算广泛应用于信号处理和控制系统。
减法运算
总结词
实现模拟信号的相减
详细描述
通过使用运算放大器或减法器电路，将一个模拟信号从另一个模拟信号中减去， 得到差值信号。在模拟电路中，减法运算常用于信号处理、音频处理和控制系统 。
模拟电路信号的运算和处理 电路
• 模拟电路信号概述 • 模拟电路信号的运算 • 模拟电路信号的处理 • 模拟电路信号处理的应用 • 模拟电路信号运算与处理的挑战与
展望
01
模拟电路信号概述
模拟信号的定义
模拟信号
模拟信号是一种连续变化的物理量， 其值随时间连续变化。例如，声音、 温度、压力等都可以通过模拟信号来 表示。
电流放大器
将输入信号的电流幅度放大，输 出更大的电流信号。常用于驱动 大电流负载或执行机构。
放大处理
放大器是一种用于增强信号的电 子设备。在模拟电路中，放大器 用于放大微弱信号，使其能够被 进一步处理或使用。
跨阻放大器
将输入信号的电阻值转换为电压 信号并放大，常用于测量电阻值 或电导值。
调制处理
调制处理
模拟信号的表示方法
模拟信号通常通过电压、电流或电阻 等物理量来表示。这些物理量在时间 上连续变化，能够精确地表示模拟信 号的变化。
模拟信号的特点
01
02
03
连续性
模拟信号的值在时间上是 连续变化的，没有明显的 跳跃或中断。
动态范围大
模拟信号的动态范围较大， 能够表示较大范围的连续 变化。
模拟电路简明教程7-8章习题答案 ppt
15 6.8 0 -4.8
t
-15
解：滞回比较器
RF R2 uT U REF uZ 6.8V R2 +RF R2 +RF
uo/V
7
0 -7
t
RF R2 uT U REF uZ 4.8V R2 +RF R2 +RF
RF R2 U REF U Z 7.3V 解：U T+ R2 RF R2 RF RF R2 U T- U REF U Z 3.3V R2 RF R2 RF
D U T U T+ U T 4V
uo/V
6
0
-6
3.3
7.3
uI/V
传输特性
8-10 图示的正向输入端滞回比较器电路，试估算其两 个门限电平UT+和UT-以及门限宽度DUT的值，并
（b） R R 1 4 0.8
4 4 4 uo uI1 + uI2 uI3 1 4 1 4uI1 uI2 4uI3
7-16 在图中，设A1、A2、A3、A4均为理想运放； ① A1、A2、A3、A4各组成何种基本运算电路？
② 分别列出uo1、uo2、uo3和uo4与输入电压uI1、uI2、
0 -7
t
②稳压管的稳压值UZ=±7V ，且参考电压UREF=6V，
R1=R2=10k；
uI/V
15 0 -6 –15
t
uo/V
解：单限比较器
R1 UT U REF 6V R2
7
0 –7
t
③稳压管的稳压值UZ=±7V ，且参考电压UREF=6V，
R1=8.2k，R2=50k， RF=10k 。
模电课件 8信号处理电路48页PPT
16、人民应该为法律而战斗，就像为 了城墙 而战斗 一样。 ——赫拉克利 特 17、人类对于不公正的行为加以指责 ，并非 因为他 们愿意 做出这 种行为 ，而是 惟恐自 己会成 为这种 行为的 牺牲者 。—— 柏拉图 18、制定法律法令，就是为了不让强 者做什 么事都 横行霸 道。— —奥维 德 19、法律是社会的习惯和思想的结晶 。—— 托·伍·威尔逊 20、人们嘴上挂着的法律，其真实含 义是财 富。— —爱献 生
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结
完整版)模拟电子技术基础-知识点总结共发射极、共基极、共集电极。
2.三极管的工作原理---基极输入信号控制发射结电流，从而控制集电极电流，实现信号放大。
3.三极管的放大倍数---共发射极放大倍数最大，共集电极放大倍数最小。
三.三极管的基本放大电路1.共发射极放大电路---具有电压放大和电流放大的作用。
2.共集电极放大电路---具有电压跟随和电流跟随的作用。
3.共基极放大电路---具有电压放大的作用，输入电阻较低。
4.三极管的偏置电路---通过对三极管的基极电压进行偏置，使其工作在放大区，保证放大电路的稳定性。
四.三极管的应用1.放大器---将弱信号放大为较强的信号。
2.开关---控制大电流的通断。
3.振荡器---产生高频信号。
4.稳压电源---利用三极管的负温度系数特性，实现稳定的输出电压。
模拟电子技术复资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体是介于导体和绝缘体之间的物质，如硅Si、锗Ge。
2.半导体具有光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体是纯净的具有单晶体结构的半导体。
4.载流子是带有正、负电荷的可移动的空穴和电子，是半导体中的两种主要载流体。
5.杂质半导体是在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
根据掺杂元素的不同，可分为P型半导体和N型半导体。
6.杂质半导体的特性包括载流子的浓度、体电阻和转型等。
7.PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结，具有单向导电性和接触电位差等特性。
8.PN结的伏安特性是指在不同电压下，PN结的电流和电压之间的关系。
二.半导体二极管半导体二极管是由PN结组成的单向导电器件。
1.半导体二极管具有单向导电性，即只有在正向电压作用下才能导通，反向电压下截止。
2.半导体二极管的伏安特性与PN结的伏安特性相似，具有正向导通压降和死区电压等特性。
3.分析半导体二极管的方法包括图解分析法和等效电路法等。
三.稳压二极管及其稳压电路稳压二极管是一种特殊的二极管，其正常工作状态是处于PN结的反向击穿区，具有稳压的作用。
(完整版)模拟电子技术基础_知识点总结
模拟电子技术复习资料总结第一章半导体二极管一.半导体的基础知识1.半导体---导电能力介于导体和绝缘体之间的物质(如硅Si、锗Ge)。
2.特性---光敏、热敏和掺杂特性。
3.本征半导体----纯净的具有单晶体结构的半导体。
4. 两种载流子----带有正、负电荷的可移动的空穴和电子统称为载流子。
5.杂质半导体----在本征半导体中掺入微量杂质形成的半导体。
体现的是半导体的掺杂特性。
*P型半导体:在本征半导体中掺入微量的三价元素（多子是空穴，少子是电子）。
*N型半导体: 在本征半导体中掺入微量的五价元素（多子是电子，少子是空穴）。
6. 杂质半导体的特性*载流子的浓度---多子浓度决定于杂质浓度，少子浓度与温度有关。
*体电阻---通常把杂质半导体自身的电阻称为体电阻。
*转型---通过改变掺杂浓度，一种杂质半导体可以改型为另外一种杂质半导体。
7. PN结* PN结的接触电位差---硅材料约为0.6~0.8V，锗材料约为0.2~0.3V。
* PN结的单向导电性---正偏导通，反偏截止。
8. PN结的伏安特性二. 半导体二极管*单向导电性------正向导通，反向截止。
*二极管伏安特性----同ＰＮ结。
*正向导通压降------硅管0.6~0.7V，锗管0.2~0.3V。
*死区电压------硅管0.5V，锗管0.1V。
3.分析方法------将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
1）图解分析法该式与伏安特性曲线的交点叫静态工作点Q。
2) 等效电路法➢直流等效电路法*总的解题手段----将二极管断开，分析二极管两端电位的高低:若 V阳 >V阴( 正偏 )，二极管导通(短路);若 V阳 <V阴( 反偏 )，二极管截止(开路)。
*三种模型➢微变等效电路法三. 稳压二极管及其稳压电路*稳压二极管的特性---正常工作时处在PN结的反向击穿区，所以稳压二极管在电路中要反向连接。
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低通滤波器传递函数
高通滤波器传递函数
HPF与LPF的对偶关系
3. 幅频特性对偶(相频特性不对偶)
二阶压控电压源HPF
二阶压控电压源LPF 电路形式相互对偶
二阶压控电压源HPF
传递函数:
二阶压控电压源HPF
低通:
高通:
二阶压控电压源HPF
二阶压控电压源HPF幅频特性
无限增益多路反馈HPF
无限增益多
模拟电子技术基础简明教程 第八章信号处理电路
8.1 滤波电路基础知识
一. 无源滤波电路和有源滤波电路
无源滤波电路: 由无源元件 ( R , C , LVi
L C
RL Vo
有源滤波电路: 用工作在线性区的集成运放 和RC网络 组成，
实际上是一种具有特定频率响应的放大器。
滤波电路基础知识
3.幅频特性:
特点：在 f >f0 后幅频特性以-40dB/dec 的速度下降；
缺点：f=f0 时，放大倍数的模只有通 带放大倍数模的三分之一
二阶压控电压源 LPF
二阶压控电压源一般形式
二阶压控电压源LPF
分析： Avp同前
二阶压控电压源 LPF
对节点 N , 可以列出下列方程：
联立求解以上三式，可得LPF的传递函数：
一阶低通滤波电路 ( LPF )
RC环节
组成：简单RC滤波器同相放大器 特点：│Avp │ >0，带负载能力强 缺点：阻带衰减太慢，选择性较差
一阶低通滤波电路 ( LPF )
二. 性能分析 有源滤波电路的分析方法: 1.电路图 电路的传递函数Av(s) 频率特性Av(j) 2. 根据定义求出主要参数 3. 画出电路的幅频特性
8.1.3 高通滤波电路 ( HPF )
HPF与LPF的对偶关系 二阶压控电压源HPF 无限增益多路反馈HPF
1. 电路结构对偶
R
Vi
C
HPF与LPF的对偶关系
将起滤波作用的电容换成电阻 将起滤波作用的电阻换成电容
Vo
低通滤波电路
C
Vi
R Vo
高通滤波电路
2. 传递函数对偶
HPF与LPF的对偶关系
上式表明，该滤波器的通带增益应小于3，才能保障电路 稳定工作。
频率特性:
二阶压控电压源 LPF
当Q=0.707 时，fp=f0
当Avp=3时，Q =∞， 有源滤波器自激。
二阶压控电压源 LPF
二阶压控电 压源LPF的 幅频特性
巴特沃思（压控）LPF
Vo
仿真结果
Q=0.707 fp=f0=100Hz
路反馈LPF
vi(s)
vo(s)
无限增益多 路反馈HPF
8.1.4 带通滤波器(BPF)
BPF的一般构成方法：
优点:通带较宽,通带截 至频率容易调整
缺点:电路元件较多
一般带通滤波电路
HPF
LPF
BPF
仿真结果
二阶压控电压源BPF
二阶压控电压源
vi(s)
一般形式
二阶压控电压源BPF vo(s)
解：根据f 0 ，选取C再求R。 1. C的容量不易超过 。
因大容量的电容器体积大， 价格高，应尽量避免使用。 取
计算出
，取
例题6
2．根据Ｑ值求 和 ，因为
时
，
，根据 与 、 的关系，集成运放两输
入端外接电阻的对称条件
解得 ：
例题6仿真结果
例7
LPF
例7仿真结果
例8
HPF
例8仿真结果
例9
二. 滤波电路的分类和主要参数 1. 按所处理的信号可分为 模拟 的和 数字 的两种 2. 按所采用的元器件可分为有源和无源 3. 按通过信号的频段可分为以下五种:
a. 低通滤波器( LPF ) Avp: 通带电压放大倍数 fp: 通带截至频率
过渡带: 越窄表明选频性能越 好,理想滤波器没有过渡带
滤波电路基础知识
无限增益多路反馈滤波器
无限增益多路反馈有 源滤波器一般形式
要求集成运放 的开环增益远
大于60DB
无限增益多路反馈LPF
由图可知 ：
无限增益多路反馈有源滤波器
对节点N , 列出下列方程：
无限增益多路反馈有源滤波器
通带电压放大倍数 频率响应为：
巴特沃思（无限增益）LPF
仿真结果
Q=0.707 fp=f0=1000Hz
滤波器的用途
滤波器主要用来滤除信号中无用的频率成分，例 如，有一个较低频率的信号，其中包含一些较高频率 成分的干扰。滤波过程如图所示。
8.1.2 低通滤波电路 ( LPF )
▪ 一阶低通滤波电路 ( LPF ) ▪ 简单二阶 LPF ▪ 二阶压控电压源 LPF ▪ 无限增益多路反馈有源滤波器
滤波器的主要技术指标
缺点:电路元件较多 且HPF与LPF相并 比较困难
基本BEF电路
同相比例
无源带阻(双T网络)
双T带阻网络
双T带阻网络频率特性
二阶压控电压源BEF电路
正反馈,只在f0 附近起作用
传递函数: 截至频率:
传递函数
阻带宽度:
二阶压控电压源BEF仿真电路
仿真结果
例题6
要求二阶压控型LPF的 f0=400Hz , Q值为0.7，试求电路中的电 阻、电容值。
（1）通带增益Avp 通带增益是指滤波器 在通频带内的电压放大 倍数，如图所示。性能 良好的LPF通带内的幅 频特性曲线是平坦的， 阻带内的电压放大倍数 基本为零。 （2）通带截止频率fp
其定义与放大电路的上、下限截止频率相同。通带与阻带 之间称为过渡带，过渡带越窄，说明滤波器的选择性越好。
一. 电路构成
传递函数
一阶低通滤波电路 ( LPF )
通带电压放大倍数
通带截止频率
一阶低通滤波电路 ( LPF )
一阶LPF的幅频特性:
过渡带缓慢, 选频性能差
一. 电路构成
M
简单二阶 LPF
二. 主要性能 1. 传递函数:
组成: 二阶RC网络 同相放大器
通带 增益 ：
2.通带截止频率:
简单二阶 LPF
传递函数:
二阶压控电压源BPF
vi(s)
vo(s)
二阶压控电压源BPF
s换成 j 且令：
f0是滤波器的中心频率
通带电压放大倍数
截止频率:
二阶压控电压源BPF
频带宽度:
RC选定后,改变R1和Rf 即可改变频带宽度
二阶压控电压源BPF仿真电路
仿真结果
8.1.5 带阻滤波器(BEF)
BEF的一般形式
例9仿真结果
vo1 :红色 vo :蓝色
开关电容滤波器
开关电容滤波器
开关电容滤波器
使用有源电感的带通滤波器
开关电容滤波器
利用开关电容组成的带通滤波器
有源滤波器总结
滤波器传递函数 一般表达式:
本节要求
滤波器分类 定性分析滤波器 滤波器分析一般步骤 从表达式判断滤波器
习题1
习题2
b. 高通滤波器( HPF )
c. 带通滤波器( BPF )
滤波电路基础知识
d. 带阻滤波器( BEF )
e. 全通滤波器( APF ) 4. 按频率特性在截止频率fp附近形状的不同可分为 Butterworth , Chebyshev 和 Bessel等
理想有源 滤波器的 频响：
滤波电路基础知识