模拟电子技术基础简明教程课件：第八章 信号处理电路
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模拟电子技术基础简明教程第八章信号处理电路
开立方运算
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
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
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
模电课件 8信号处理电路48页PPT
模电课件 8信号处理电路
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
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
模拟电子技术基础课件(全)
04
模拟电子电路分析
模拟电路的组成
负载
电路的输出部分，可以是电阻、 电容、电感等元件。
开关
控制电路的通断。
电源
为电路提供所需电压和电流。
传输线
连接电源和负载的导线或传输 介质。
保护元件
如保险丝、空气开关等，保护 电路免受过载或短路等故障的 影响。
模拟电路的分析方法
01
02
03
04
欧姆定律
用于计算电路中的电流和电压 。
稳定性影响因素
电路中的元件参数、电源电压、负载变化等 都会影响电路的稳定性。
稳定性分析方法
通过计算电路的极点和零点，分析系统的稳 定性。
提高稳定性的措施
如采用负反馈、调整元件参数等手段，提高 电路的稳定性。
05
模拟电子技术的应用
音频信号处理
音频信号放大
模拟电子技术可以用于放大音频 信号，提高声音质量，使声音更 加清晰和饱满。
技术进步与创新
绿色与可持续发展
随着科技的不断发展，模拟电子技术 也在不断创新和进步。新型材料、工 艺和设计方法的应用将进一步提高模 拟电路的性能和集成度。
在环保意识日益增强的背景下，模拟 电子技术将更加注重绿色、节能和可 持续发展，推动产业向低碳、环保的 方向发展。
与其他技术的融合
模拟电子技术正与其他领域的技术相 互融合，如人工智能、物联网和生物 医疗等，为各种应用场景提供更高效、 更智能的解决方案。
欧姆定律和基尔霍夫定律是电 路分析的基本定律，对于理解 和分析电路具有重要的作用。
电路分析方法
支路电流法
通过设定未知的电流为变量，建立并解决包含这些变量的线性方程组 来求解电路的方法。
《模拟电子技术基础教程》课件第八章
电容充电
电容放电
Tr +
D3
D1
+
～
u
D4
C
D2 –
+
uo=uC RL
–
图8.12 带负载桥式整流电容滤波电路结构图
在整流电路中，把一个大电容C并接在负载电阻两 端就构成了电容滤波电路，其电路（图8.12所示）和工 作波形（图8.13所示）如图所示。
u2
0
t
加入滤波电容 时的波形
uo
无滤波电容时
的波形
0
t
图8.13 带负载桥式整流电容滤波工作波形图
（2）电路工作原理
D导通时给C充电，D截止时C向RL放电。滤波后uo 的波形变得平缓，平均值提高。RL接入（且RLC较大） 时忽略整流电路内阻。
u2上升，u2大于电容上的电压uC，u2对电容充电， uo=uCu2；u2下降，u2小于电容上的电压。二极管承受反 向电压而截止，电容C通过RL放电，uC按指数规律下降
1.35 A
UDRM = 2U2 = 2 120V 169.7 V
桥式整流电路的优点是输出电压高，电压纹波小， 管子所承受的平均电流较小，同时由于电源变压器在正 、负半周内都有电流供给负载，电源变压器的利用率高 。因此，桥式整流电路在整流电路中有了较为广泛的运 用，缺点是二极管用得较多。 8.3 滤波电路
从前面的分析可知，无论何种整流电路，它们的输 出电压都含有较大的脉动成分。为了减少脉动，就需要 采取一定的措施，即滤波。滤波的作用是一方面尽量降 低输出电压中的脉动成分，另一方面又要尽量保留其中 的直流成分，使输出电压接近于理想的直流电压。
滤波原理：滤波电路利用储能元件电容两端的电压 （或通过电感中的电流）不能突变的特性，滤掉整流电 路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑 输出电压波形的目的。
模拟电子技术基础的ppt【可编辑全文】
可编辑修改精选全文完整版模拟电子技术根底的ppt模拟电子技术以晶体管、场效应管等电子器件为根底，以单元电路、集成电路的分析和设计为主导，研究各种不同电路的结构、工作原理、参数分析及应用。
1、模拟信号我们将连续性的信号称为模拟信号，而将离散型的信号称为数字信号。
2、模拟电路模拟电路是对模拟信号进行处理的电路，其最根本的处理是对信号的放大，含有功能和性能各异的放大电路。
电子信息系统由信号的提取、信号的预处理、信号的加工和信号的驱动与执行四局部构成，如下列图所示。
1、根本概念导体：极易导电的物体;绝缘体：几乎不导电的物体;半导体：导电性介于导体和绝缘体之间的物质;2、本征半导体共价键：在硅和锗的结构中，每个原子与其相邻的原子之间形成共价键，共用一对价电子;自由电子：由于热运动，具有足够能量而挣脱共价键束缚的价电子;空穴：由于自由电子的产生，使得共价键中产生的空位置;复合：自由电子与空穴相碰同时消失的现象;载流子：运载电荷的粒子;导电机理：在本征半导体中，电流包括两局部，一局部是自由电子移动产生的电流，另一局部是由空穴移动产生的电流，因此，本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子浓度越高，本征半导体导电能力越强。
3、本征半导体共价键：在硅和锗的结构中，每个原子与其相邻的原子之间形成共价键，共用一对价电子;自由电子：由于热运动，具有足够能量而挣脱共价键束缚的价电子;空穴：由于自由电子的产生，使得共价键中产生的空位置;复合：自由电子与空穴相碰同时消失的现象;载流子：运载电荷的粒子;导电机理：在本征半导体中，电流包括两局部，一局部是自由电子移动产生的电流，另一局部是由空穴移动产生的电流，因此，本征半导体的导电能力取决于载流子的浓度。
温度越高，载流子浓度越高，本征半导体导电能力越强。
以实际材料为例，迅速讲解相关知识，举例大量的实际电路知识，图示性强。
能使人很清晰的看懂知识点。
第一章：直流稳压电源的制作与调试(第1-12课时)第二章：分立元件放大电路分析与调试(第12-30课时)第三章：集成运算放大器根底及负反应电路(第31-37课时) 第四章：集成运算放大器的应用(第38-49课时)第五章：功率放大电路(第50-58课时)第六章：正弦波振荡电路(第59-63课时)第七章：光电子器件及其应用(第64-68课时)第八章：晶闸管及其应用电路(第69-76课时)。
模拟电电子技术基础第8章(第四版)童诗白 华成英
2. RC串并联选频网络的选频特性
FV 32 ( 1
模拟电子技术基础
0 2 ) 0
(
f arctg
RC
0 ) 0
3
当 0 1 或 f f0 幅频响应有最大值
FVmax 1 3
1 2RC
相频响应
f 0
模拟电子技术基础
Rds 1k
模拟电子技术基础
桥式振荡电路如图所示， 设A为理想运放， （1）标出A的极性 （2）场效应管的作用 是什么？其d、s 间的等效电阻的 最大值为多少？ （3）电路的振荡频率为 多少？
1 1 f 6 3 1061Hz 2 RC 2 0.003 10 50 10
1. 单门限电压比较器 特点：
开环，虚短和虚断不成立 增益A0大于105
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
VEE vO VCC
运算放大器工作在非线性状态下
8.2 电压比较器
1. 单门限电压比较器
（1）过零比较器
vI
模拟电子技术基础
+VCC + A -VEE vO
假设 V
1. 单门限电压比较器 （2）门限电压不为零的比较器 电压传输特性
vO VOH
模拟电子技术基础
+VCC vI + VREF A -VEE vO
O VOL
VREF
vI
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。
模拟电子技术基础
模拟电子技术基础
分析任务及方法
求传输特性 方向
输出电平VOH 、VOL
又，放大器为反相比例电路 a = 180° 所以: a + f = 360°或0°
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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
f0
f
阻通阻 O f1 f2 f
20lg Au
阻通
O
f0
f
20lg Au
通阻 通 O f1 f2 f
1
Au
2(2 - Aup )
1
Aup
j 1 f f0
Q
f
2 0
-
f
2
Au
1
j
Aup 1
f
f0
Q
f
2 0
-
f
2
不同Q下的 幅频特性：
|Au| Aup
Q =10 Q =5 Q =1
0.1
1
f0 / f
Q 值愈大，阻带宽度愈窄，选频特性愈好。
8.2 电压比较器
电压比较器将一个模拟量输入电压与一个参考电压 进行比较，输出只有两种可能的状态：高电平或低电平。
U o U i
1 RF R1
1 j f
Aup 1 j f
f0
f0
Aup
1
RF R1
——通带电压放大倍数
可见：一阶低通有源滤波器与无源低通滤波器的通带
截止频率相同；但通带电压放大倍数得到提高。
缺点：一阶低通有源滤波器在 f > f 0 时，滤波特性不 理想。对数幅频特性下降速度为 -20 dB / 十倍频。
20lg Au
低通
O
f1
20lg Au
O 20lg Au
高通 f2
U i
低通
U o
f
高通
f
通阻通
O
f1
f2
f
带阻滤波器的典型电路
1 - ( f )2
A u
1-(
f0
f f0
)2
j2(2
-
Aup
)
f f0
Aup
1 f0 2RC
——中心频率
Aup 1
RF R1
——通带电压放大倍数
Q f0
1
8.1.2 低通滤波器(LPF)
无源低通滤波器：
电压放大倍数为
A u
U o U i
1 1 j
f
f0
f0
1 2RC
——通带截止频率
由对数幅频特性知，具有“低通”的特性。
电路缺点：电压放大倍数低，只有１，且带负载能力差。 解决办法：利用集成运放与 RC 电路组成有源滤波器。
一阶低通有源滤波器：
A u
A up
1
RF R1
Aup
1 - ( f )2 j 1 f
f0
Q f0
f0
1 2RC
Q 1 3 - Aup
二阶低通有源滤波器：
A up
1
RF R1
f0
1 2RC
Q 1
——等效品质因数
3 - Aup
Q=1时，可保持通频带的增益，高 频段的增益很快衰减，同时可避免
f=f0处幅频特性较大的凸峰，滤波 效果较好。二阶有源高通滤波器 NhomakorabeaAu
U o U i
1
(3
-
( jRC)2 Aup Aup )jRC (
jRC
)
2
Aup
1- ( f0 )2 - j 1 f0
f
Qf
高通↔低通，对数幅频特性互为“镜像”关系。
8.1.4 带通滤波器(BPF)
只允许某一段频带内的信号通过，将频带以外的信号阻断。
U i
低通
高通
U o
(3 -
Auo ) f0
f0 Q
而
Auo
1
RF R1
B
(3 -
Auo )
f0
(2
-
RF R1
)
f0
由 Aup Auo (3 - Auo ) 可知，当Auo =3时，Aup ，
产生自激振荡，因此，选择电阻时，应保证 RF<2R1。
8.1.5 带阻滤波器(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。
Aup=3时，Q无穷大，将产生自激振 荡，应使RF<2R1。
一阶、二阶低通有源滤波电路幅频特性的比较：
20 lg A u / dB Aup
-0
-20
-40
理想特性
－20dB/十倍频
0.1
1
－40dB/十倍频 f
10
f0
图8.1.5 低通滤波器的幅频特性
由低阶有源滤波器构成高阶有源滤波器
RF RF
R1
R1
A
A
+
Uo
Ui
R
+
U o1
R
C
C
Au1
U o1 U i
Aup 1
1
jRC
Au 2
U o U o1
Aup
1
1
jRC
Au
Au1 Au2
U o U i
Au2p
(1
1
jRC)2
8.1.3 高通滤波器(HPF)
无源高通滤波器
图8.1.6 无源高通滤波器
其通带截止频率：
1 f0 2RC
8.1.3 高通滤波器(HPF)
RF
RF
R1
A
Ui
R
+
Uo
C
R1
A
Ui
+
Uo
CR
低通滤波器
高通滤波器
将低通滤波器中的R、C 对调，低通滤波
器就变成了高通滤波器。
8.1.3 高通滤波器(HPF)
一阶有源高通滤波器
RF
U -
R1
R1 RF
U o
U
R
R
1
U i
jC
R1
Ui
C
U - U
1-
1 j
1
U i
RC
Au
U o U i
1
QAuo
——通带电压放大倍数
不同Q下的幅频特性：
|Au| Aup
Q =1
Q =5 Q =10
0.1
1
f0 / f
Q值愈大，通频带愈窄，选择性愈好。
定义：将|Au|下降到0.707Aup时所包含的频率范围定 义为带通滤波器的通带宽度。
Au
Aup
Aup
2
1 Q2
f f0
-
f0 f
2
B
f2
-
f1
解决办法：采用二阶低通有源滤波器。
二阶低通有源滤波器：
两级 RC 低通电路，高频 段对数幅频特性以-40dB /十 倍频的速度下降，使滤波特 性比较接近于理想情况。
反馈连接：使输出电压在高频段迅速下降，但在接近通带
截止频率f0的范围内不致下降太快，有利于改善滤波特性。
A u
U o U i
Aup
1 (3 - Aup )jRC (jRC )2
B 2(2 - Aup )
A u
1
Aup
j1 Q
ff 0
f
2 0
-
f
2
Au
1-
f f0
2
2
1-
f f0
j2(2 -
Aup )
f f0
由上式可知，当 f =f0 时，|Au| =0。当 f = 0 或 f 时，|Au|Aup 。
与带通滤波器类似，可得带阻滤波器的阻带宽度为
令Q
f0 B
B f2 - f1 2(2 - Aup ) f0