信号处理与信号产生电路
电路与信号处理
数字信号处理和无线电收放机数字信号处理(DSP)和无线电收发机 Justin Smith 开发工程师/微波数据系统前言术语“DSP”可能指两个不同的事情。
数字信号处理是一般领域用的术语，在这样的领域中，用做为离散（在时间和幅值两个方面）的采样数据集来表示和处理信号和系统。
这是一个相对老的领域，在出版的书和杂志中有大量的这方面的研究和数学算法。
最初，大多数数字信号处理是在主机和其它通用数字计算机上离线完成的。
这就是所谓的数字数据的“后处理”。
随着在最近的二十多来年集成电路的复杂性和集成度的飞速增加，开发出专用处理芯片器，它能实时或“在线”进行数字信号处理。
这些芯片被称为数字信号处理器(DSPs)，并在半导体工业中成为最大的增长市场。
从1988年至今，DSP的市场每年增长40%。
这就意味着将引入更高性能的DSPs(及与DSP 有关的产品)，并以较低的价格销售。
结果有双重意义：第1，随着时间的推移，更多的信号处理可在更快和更复杂的处理器内完成。
第2，便宜的DSPs进入更多产品，这些产品如，手持电话、无磁带电话录答机、寻呼机(pager)、高保真度立体声设备和汽车中的主动悬挂系统(active suspension systems in cars)。
为什么用DSP？如上所述，在大量的新产品中使用DSP技术。
为什么？1) 数据信号处理允许很复杂的算法在实时中使用并可被嵌入产品内。
DSP能够从一个信号、加密信号信息中滤掉噪音，把波形变换为数字域进行分析，压缩数据，或甚至自动地，根据情况改变系统的处理过程；2) 因为DSP和DSP相关的芯片是软件控制的，在不改变硬件的情况下，可在系统内改变它们的性能和/或任务。
这意味着在产品售出后的升级或另增加的特性可加到产品上，不必把装置返回到制造厂；3) DSP技术可实现高精度的控制。
因为处理在软件内实现，功能的精度可得到更精密地控制。
没有与模拟量元件有关的误差问题；4) 由于软件控制，因而在制造中能有很高的重复性。
基于声纳的信号处理与电路设计
协议转换
实现不同协议之间的转换，如 串口通信、网络通信等。
数据同步
保证数据传输的同步性，避免 数据丢失或错乱。
抗干扰设计
采取抗干扰措施，提高数据传 输的可靠性和稳定性。
电源管理电路设计
01
电源供应
为整个声纳系统提供稳定的电源供 应，确保系统的正常工作。
节能设计
优化电源管理，降低系统功耗，延 长电池寿命。
空间特征
利用传感器阵列的几何结 构和波束形成技术，提取 信号的方向、角度和距离 等空间特征。
信号分类与识别
01
分类器设计
根据提取的特征，选择合适的分 类器算法，如支持向量机、神经 网络等。
02
03
训练与优化
实时处理
使用已知类别的样本对分类器进 行训练和优化，提高其分类准确 率。
对实时采集的信号进行分类与识 别，输出结果或触发相应的控制 动作。
03
基于声纳的电路设计 技术
信号调理电路设计
信号放大
将微弱的声纳信号进行放大，提高信噪比， 便于后续处理。
滤波处理
通过滤波器对声纳信号进行滤波，去除噪声 干扰，提高信号质量。
增益控制
根据信号强度调整增益，保持信号的稳定性 和一致性。
模数转换
将模拟的声纳信号转换为数字信号，便于数 字信号处理。
数字信号处理电路设计
海洋环境监测
总结词
利用声纳技术可以对海洋环境进行监测，包括海流、海浪、 海底地形等。
详细描述
声纳设备可以部署在海洋环境中，通过发送声波信号并接收 回波信号，可以对海洋环境参数进行测量和监测。基于声纳 的信号处理技术可以对回波信号进行分析和处理，提取出海 洋环境参数信息。
信号处理与信号产生电路
不可缺少！
UOH＝＋ UZ1＋ UD2 UOL＝－( UZ2 ＋ UD1)
UOH＝ － UOL＝ UZ
1. 单门限电压比较器
电压比较器的分析方法：
（1）写出 uP、uN的表达式，令uP＝ uN，求解出的 uI即为UT； （2）根据输出端限幅电路决定输出的高、低电平； （3）根据输入电压作用于同相输入端还是反相输入端决定输出 电压的跃变方向。
vO
t
Vth1
R1 R2
VZ
Vth2
R1 R2
VZ
vO1 VZ 0
vO1
VZ
Vth2
Vo Vth12
R1RV1ZVZ
t
Vp1 0V Vn1
2 锯齿波发生器
C
Vm
T1 T2
vI R1 vN
v R2 vP
R v VREF
P1
-
+A1
R vO'
R3v4 I O1
R vO
iR R4
iC
N
-
+ A2
特点： 门限电压vREF
vI VREF
+VCC
+
A -
vO
-VEE
运放处于开环状态
虚短不成立，可用虚断
vO VOH
当vi > vREF时 , vo = +voH
O
VREF
vI
当vi < vREF时 , vo = voL
VOL
1. 单门限电压比较器
输入为正负对称的正弦波 时，输出波形如图所示。
vI VREF
0
1
FV 32 ( 0 )2
0
( 0 )
相频响应
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。
(ppt版)彩色电视机信号处理电路分析
表8-3 电调谐高频头各引出脚的功能
第九页，共五十一页。
从表8-3可以看出，不同类型的高频头，引出脚的个数、排列顺序和功能都是不同的，并且 高频头的电源电压常见的有12V和5V之分，因此，更换时要采用同型号的高频头。
长虹H2158K彩色电视机的AFT电路由移相网络L201和LA76810内部的鉴相 器组成，如图8-4所示。在鉴相器中得到AFT控制电压，只有当高频头的本振频率正 确时，鉴相器输出的AFT电压才为零；当高频头的本振频率偏离时，鉴相器就有AFT 电压输出。AFT电压从⑩脚输出，送到CPU的脚，使CPU在自动搜台时，能将节目锁 定在最正确位置；正常收看时，假设本振频率发生偏离,AFT电压通过微调CPU输出的 VT电压,控制高频头的本振频率,确保高频头输出的图像中频始终为38MHZ。
由图8-1可以看到，信号处理电路由高频信号处理电路〔电子调谐器〕、中频信号处理电 路〔图像中放及视频检波〕、伴音电路〔伴音中放、伴音鉴频和伴音功放〕、彩色解码器和末 级视放等组成。彩色解码器包括亮度信号处理电路〔4.43MHZ陷波器、亮度信号处理〕和色 度信号处理电路〔4.43MHZ带通滤波器、色度信号处理和矩阵电路〕两个局部。
第二页，共五十一页。
过6.5MHZ带通滤波器，选出6.5MHZ的第二伴音中频信号送入伴音电路，经过伴音 电路中的伴音中放、鉴频器后得到伴音音频信号，音频信号再送入伴音功放电路进行 功率放大，最后送给扬声器复原出声音；另一路经过6.5MHZ陷波器，吸收掉 6.5MHZ的第二伴音中频信号，取出0～6MHZ的视频全电视信号，它包含亮度信号、 色度信号、复合同步信号及色同步信号。视频全电视信号经过别离后，分别送往亮度 信号处理电路、色度信号处理电路及扫描电路。具体处理过程是：第一，经过 4.43MHZ带通滤波器，从0～6MHZ的视频全电视信号中取出4.43MHZ±1.3MHZ的 色度信号(包含色差信号和色同步信号),送往色度信号处理电路。经处理得到的红色差 〔R-Y〕、绿色差〔G-Y〕、蓝色差〔B-Y〕三个色差信号，在矩阵电路中与亮度信号 〔Y〕实行矩阵变换得到红〔R〕、绿〔G〕、蓝〔B〕三基色信号，再送入末级视放电 路放大后加到显像管的三个阴极。第二，经过4.43MHZ的陷波器，滤去视频全
信号处理电子电路图全集[1]
![信号处理电子电路图全集[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/59b5dc69a45177232f60a29a.png)
信号处理电子电路图全集一．波形发生器电路图交流驱动电路实现的基本要求是要在选通像素点两端施加交变脉冲信号，而在非选通端加零偏压或负偏压。
为了增加电路应用的灵活性，并且为研究OLED的驱动信号变化对于其性能的影响提供方便，要求交流驱动电路的相位和占空比可调。
为此，本文设计了一个可以灵活控制的波形信号发生器，其结构为图1所示的一个由双D型触发器构成的振荡器。
该振荡器的起振、停止可以控制，输出波形的相位和占空比也可以调节，其工作波形如图2所示。
二．红外接收头的构造红外接收电路通常由红外接收二极管与放大电路组成，放大电路通常又由一个集成块及若干电阻电容等元件组成，并且需要封装在一个金属屏蔽盒里，因而电路比较复杂，体积却很小，还不及一个7805体积大！SFH506-38与RPM-638是一种特殊的红外接收电路，它将红外接收管与放大电路集成在一体，体积小（大小与一只中功率三极管相当），密封性好，灵敏度高，并且价格低廉，市场售价只有几元钱。
它仅有三条管脚，分别是电源正极、电源负极以及信号输出端，其工作电压在5V左右.只要给它接上电源即是一个完整的红外接收放大器，使用十分方便。
它的主要功能包括放大,选频,解调几大部分,要求输入信号需是已经被调制的信号。
经过它的接收放大和解调会在输出端直接输出原始的信号。
从而使电路达到最简化！灵敏度和抗干扰性都非常好，可以说是一个接收红外信号的理想装置。
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信号处理电路的作用与组成
信号处理电路的作用与组成
一、信号处理电路的作用一个典型的电子系应当包括三个部分：信号猎取、信号放大与处理、信号执行。
下图是一个微机组成的测控系统框图。
二、信号处理电路的组成
信号处理电路通常由放大器、滤波器和线性化处理等电路组成，它是A/D转换器或是显示器之前的必可少的电路。
下图是振动分析系统的(测电梯擅动)原理框图：
依据不同的传感器要求，信号处理电路能完成各种处理，如电荷/电压转换、电流/电压转换、频率/电压转换、阻抗变换等，并对变换后的电信号实现放大、有源滤波或运算。
其中电信号放大器也应依据不同的要求来选：电荷放大器、仪表用放大器、程控放大器、隔离放大器等。
PV-96电荷传感器：电荷灵敏度10000pC/g，AD544L输出灵敏度33V/ g，当C=300pF，R=100G，测试频率范围0.1～10Hz，噪声电平范围为0.6×10-6V，加速度测量范围为2×10-6～10-1 g。
目前，信号处理电路已设计成专用集成电路(ASIC)，它们有：可编程数据放大器、高共模抑制比隔离放大器模块、集成调制解调器、模拟开关、采样/保持器、开关电容滤波器等。
1。
第9章 信号的运算与处理电路
R3 u− = u+ = ui 2 R2 + R3
if R1 ii ＋ R2 ui1 ＋ － ui2 －
RF
ii = i f
ui 1 − u− ii = R1 u− − uo if = RF RF R3 RF uo = (1 + ) ui 2 − ui 1 R1 R2 + R3 R1
＋ uo R3 －
典型电路
比例运算电路 加法运算电路 减法运算电路 积分运算电路 微分运算电路
例
电路如图所示。 电路如图所示。设运放是理想的， 设运放是理想的，电 容器C上的初始电压为零。 上的初始电压为零。
300kΩ 100kΩ
ui1
100kΩ
_ ∞ +
A1 +
∆
+
100kΩ
_ ∞ +
A3 +
∆
uo1
uo
100μF
ii ＋ ui －
＋
－ ＋ uo －
dui uo = − RC dt
if uC ＋ － C R2 ＋ uo － RF
ui
t ii ＋ ui － uo
t
当输入电压为阶跃信号时， 当输入电压为阶跃信号时，输出电压为尖脉冲。 输出电压为尖脉冲。
小结
集成运算放大器的线性应用 集成运放怎样才能实现线性应用？ 集成运放怎样才能实现线性应用？ 加负反馈 分析依据？ 分析依据？ 虚短 虚断
IS -UEE
输入级 要求： 要求： 尽量减小零点漂移,尽量提高 KCMRR , 输入阻抗 ri尽可能大。 尽可能大。
T4 反相端 u－
－ ＋
+UCC uo
T3 T1 T2
T5
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二、RC移相式正弦波振荡电路
1、基础知识： 每一级RC高通或低通电路，最大移相不超过
900。
R
1
V i ( j ) j C R V O ( j )
V i( j )
1 j C
V O ( j )
RC高通电路
A(j)RR1
1 1j
1
jC
RC
1
A(
j)
jC
R 1
RC低通电路
1
1 jRC
()tg1R 1C900
(1RRF1 )11jL
一阶滤波器幅频特性曲线 边沿平滑，滤波效果差。
8
§9.3 高阶有源滤波器
以二阶有源低通滤波器为例
RF
Vi
R1 .
.
-
R VA R Vp +
Vo
C1
j C
1
Cj C
Vo (1 RF )V p R1
1
Vp
jC
R 1
V A
1
V
1 jRC A
jC
Vi VA VAVp VAVo
分类
RC桥式振荡电路 RC移相式振荡电路 双T网络式振荡电路
(1).放大电路：A
根据af
=1n .R3R61f 0 0A故若1能RR振1f ,荡a，00
一、RC桥式振荡电路
1、电路组成图
则要求f=00
(２).反馈支路：F Vf
Vo
R
R// 1
jc
1 R//
jc
1
jc
选R频CR20反C21/2馈/2+1支V.路f F．V.放RRa 1f大-+电路A．+V当(.振oωF荡=频ω3率20=为1(3/1ωoRCj0时(=o)1,12/oR,fC=f或0o,f)F0t=mg(a1x1/=o(21p/o3R113C4RC）o ))
(4)、用于产生1MHZ以上的高频正弦波信号。
2、分类：
（1）、变压器反馈式LC正弦波振荡电路
（2）、电感三点式（或电感反馈式）LC正弦波振荡电路
（3）、电容三点式（或电容反馈式） LC正弦波振荡电路
2021/2/21
18
二、 LC正弦波振荡电路能否振荡的判断方法：
步骤：1、确定反馈点(反馈支路与基本放大电路输入回路的交点)；
二、一阶有源高通滤波器
V i ( j vi)
R1 - Rf
+
C1
j C
R
RL VvOo( j )
幅频特性：
A(j)(1 RF ) 1 R1 1(L)2
A( j )
VO(j)(1R RF 1 )RRj1CVi(j)
(1 RF ) 1 R1 1 1
Vi ( j)
0
L
令：L
1 RC
jRC
A(j)VO(j) 2021/2/2V1 i(j )
3、RC正弦波电路的稳幅措施
(1)F.m 起ax振条1件3,：A AF>11RR1f
应使：A 1 R f 3
R D
Rf1
C
rD Rf +
即要求：Rf>2RR1 1 (2).振荡建立完后，又要求输 R C
-
.
Vo
出电压稳定，即要求AF=1，
R1
此时，A=3
即要求：Rf=2R1 为了满足上述要求，稳定输出电压幅值，可以采用下面的措施：
2021/2/21
反馈支路
vo
-
基本 放大电路
17
§9.7 LC正弦波振荡电路
一、 LC正弦波振荡电路的特点及分类：
1、特点： (1)、反馈支路构成串联正反馈，净输入信号、反馈信号以 电压形式出现；
(2)、具有选频的正反馈支路采用LC谐振方式实现选频，并 只对所选的频率信号进行放大；
(3)、谐振时，正反馈支路呈阻性，它不产生移相；
2理021/想2/21滤波器。
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§9.5 正弦波振荡电路的振荡条件
思考：正弦波振荡电路的作用？其特点是什么？如何实现？
作用：正弦波振荡电路的作用就是产生不同频率正弦波的信号源。
特点：正弦波振荡电路具有无输入信号，但可输出不同频
率、幅值的正弦波信号。
含丰富频率且
x i 0 +
x a 基本放大
电路A
R1 C L
T CB
R2
RE
+VCC R1
CB R2 CE
+VCC
Ｔ
vo
RE
CE L1 C L2
M
R1
LC CB2 +VCC
Ｔ
vo
CB1
CE
R2 RE
C1 L C2
fo
2p
1 LC
优点:易于起振 缺点：体积大,重 量重。
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fo2p
1 (L1L22M)C
fo
2p
1
C1C2 L C1 C2
生含丰富频率且值微弱的零点漂移信号，这时由选频正反馈支
路. 选出满足相位条件所对应的某一频率信号作为原始输入信号
2x、a（设其置值AF微>1弱，）x.。a不.断放大， x.o输出信号也不断放大。
例. ：A=20，F=.0.1，xa=0.0.2V
.
.
. . . . . xa1 =0.02V xo1 =0.4V xf2 =0.04V xa2 =0.04V xo2 =0.8V
R 1
)
其中：Amax
(1
RF R1
)
A j
Vi( j)
1 A m ax 2 A m ax
jC
(1R RF 1)1j1RCVi(j)
A(j)VO(j)(1RF) 1
Vi(j)
R1 1jRC
H
1 RC
传递函数中出现 的一次项，故
一阶滤波器幅频特性曲线
称为20一21/2阶/21 滤波器。
边沿平滑，滤波效果差。7解出：
A(j)Vo
Vi
1(
AF )2
C
j
QC
其中：
1 Q
(3 AF )
C
1 RC
传202递1/2/2函1 数中出现 的二次项，故称为二阶滤波器。 9
A(Aj(j))V Voi 1(C)A2FAjF QC
A ( j )
1(C
)22
(QC)2
理想 一阶 低通 低通
二阶 低通
0
c
阶数越高，幅频特性曲线的边沿越陡，越接近
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6. 使用时需外接直流电源。
7. 可靠性较差。
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§9.2 一阶有源滤波器
一、一阶有源低通滤波器
幅频特性：令：H
A( j) (1 RF )
1
1 RC
R1 - Rf
R1 1( )2 H
V
i
(
jv i) R
+
1 RL vV oO ( j
Cj C
1
VO(
j)
(1
RF R1
)
jC
优点:易调节fo(C易调)
优点:输出取自电容， 可对高次谐波滤波，
缺点：输出取自电感， 输出波形好。
含高次谐波成分大，输 出波形差。
缺点:调节fo须C1、C2
联动
适宜产生几十MHZ信号 适宜产生0.1-1002M0 HZ 的信号
例题：试判断下图所示的LC电路能否振荡？
R1
c
b
R2
ＴC
CB e vi×d E
①.Rf采用负温度系数的热敏电阻。
原理:当输出电压vo增大时，流过Ｒf的电流增大，温度上升，Ｒf
的电阻值下降；当下降到Rf=2R1时，输出电压vo自动稳定。
②.在Rf的两端并联二极管。
原理:当输出电压vo增大时，二极管D的导通深度增强，rD的电阻 值下202降1/2；/21当下降到Rf1= rD//Rf =2R1时，输出电压vo自动稳定。15
vf
RE
L1
L2 C
+VCC
解：
从反馈点e处加入瞬时极性为 的净输入信号vid，从
C点输出，T管属于共基极放大电路，故集电极C的 瞬时极性为 。
由于净输入信号vid的瞬时极性与反馈信号vf的瞬时极性相反，
信号处理与信号产生电路
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９ 信号处理及信号产生电路
9.1 滤波电路的基本概念与分类 9.2 一阶有源滤波电路 9.3 高阶有源滤波电路 ……..了解 * 9.4 开关电容滤波电路 9.5 正弦波振荡电路的振荡条件 9.6 RC正弦波振荡电路 9.7 LC正弦波振荡电路 9.8 非正弦信号产生电路
2、在反馈点处将反馈支路断开，并假设从反馈点处加入瞬时
极性为 的净输入信号vid；标出反馈信号vf ； ３、标出各极的瞬时极性，确定反馈信号vf的瞬时极性；
４、若净输入信号vid的瞬时极性与反馈信号vf的瞬时极性相同，
则能振荡；反之，不能振荡。
+VCC
+VCC
R1 C L
b
vf CB vid
T
× R2 RE
无源滤波器：常用于电力系统 有源滤波器：常用于电子电路
1. 由于使用电感元件，体积 1. 不使用电感件，体积小重量轻；
大、重量重；
2. 由于电源的能量补偿，效率高；
2. 效率低；
3. 在运放中可加电压串联负反馈，
3. 由于负载效应，级联能力差； 使输入电阻高、输出电阻低，故
4. 不能对信号进行放大；
2、. 振.荡条. 件：
xa
xf
.
xo
F
.
.
A
.
F
A xa