中频信号滤波放大整形及移相电路
一、概述
本设计在实际中主要用于对中频信号进行滤波，放大，整形及移相。滤波器主要功能是对信号进行处理，保留信号中的有用成分，去除信号中的无用成分。一般的当我们接收到一个信号的时候，它并不是可以被我们直接观察和分析的，而而是只有在通过一定的电路使之进行放大、滤波、整形输出以后，才可以变成是让我们可以进行分析和观察的处于稳定状态的信号。所以说对于一般的信号，必须经过有整流电路、滤波电路、放大电路组成的功能模块以后才会变成是对人类观察研究有益的信号。它能应用于生活、生产、工业、农业、军事科技、探测收索等众多方面。
本实验的设计思路和基本原理：首先将输入信号通过一个高通滤波器进行滤波放大，然后再通过一个施密特触发器进行整形，得到方波，最后通过一个全通滤波器进行移相，移相范围是0-180°。
设计方法：信号的滤波放大所用的高通滤波器可以用FilterPro软件设计得出，信号整形用的施密特触发器可以用555定时器得到，移相电路采用全通滤波器电路。
报告组成：：封面，任务书，报告三大部分。其中报告分为概述，方案论证，电路设计，性能的测试，结论，性价比，课设体会及合理话建议，参考文献九部分组成。
本实验最终同过Multisim仿真实现了设计初的目的，通过斯密特触发器将输出的波形整形成方波，通过全通滤波器对方波进行了0-180°的移相。
二、方案论证
主要设计方案就是一个可以将中频正弦信号放大滤波后转换为方波信号的电路，并对方波进行0-180°移相。
电路设计总方案：用高通滤波放大电路把固定频段的中频信号过滤出来并进行放大，再通过555芯片构成的施密特触发器使信号整形为方波信号，最后进行方波0-180°移相。
基本方案：根据设计要求用FilterPro设计一个高通滤波放大电路，设计参数通带增益Ao=10db，通带频率fc=200kHz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=120k Hz，截止带衰减-14db。然后是由555芯片组成的施密特触发器，滤波电路之后的信号进入到由555芯片组成施密特触发电路，可以将正弦波转化为同频率的方波。最后是移相电路，通过全波滤波器可以对方波进行移相且幅度不变，
移相范围是0-180°。原理图如图1所示。
图 1 中频信号滤波放大整形及移相电路原理框图
设计基础：FilterPro 是一款很好的滤波器设计软件。通过所给一些参数设计出需要的电路，其中所用的电阻的阻值和电容的容抗都会在软件设计的电路中体现出来。最后将设计出的电路图由Multisim 软件进行仿真，前面加上函数信号发生器，后面加上由555电路搭成的施密特触发电路，最后加上设计好的移相电路，这样，仿真电路就完成了。此电路可以将信号发生器的信号过滤放大整形成同频率的方波信号，并可以移相。
高通滤波放大电路的设计是通过FilterPro 软件实现的,仿真是通Multisim 实现的，因此具备科学性；可行性：本电路的大部分参数都是通过软件得出的，一部分数据是通过自己的反复调试得出的，参数环境符合要求，具备可行性；有效性：本电路由高通滤波放大电路，整形电路和移相电路组成，最后的仿真结果也达到了实验要求。
三、 电路设计
1. 高通滤波放大电路
用FilterPro 设计一个高通滤波放大电路，设计参数通带增益Ao=10db ，通带频率fc=200kHz ，通带增益纹波Rp=1db ，截止带频率fs=120k Hz ，截止带衰减-14db 。高通滤波放大电路如图2：
图 2 高通滤波放大电路
v i
v
o
这是采用无限增益多路反馈高通滤波电路，其中各个电阻和电容数值的大小由FilterPro 设计得出。也可以根据以下公式计算出图中元器件的值。
该电路的传输函数为：
2
1322332122
2
2
11111)(R R C C C C C C C R s s C C s A u +???? ??+++-
=
2
22
c c
uo s Q
s s A ωω++
=
(1)
归一化的传输函数： 1
1)(2
++=
L L uo
L u s Q
s A s A (2)
其中： s
s c
L ω=
(3)
通带增益： c
C A uo 2
1
-
= (4)
截止角频率： c c f C C R R πω212
321== (5)
???? ??++=
323
212
111
C C C C C R Q
c
ω (6)
该电路的左端为输入端，右端为输出端，输入为正弦信号，输出也为正弦信号，并且信号放大了，仿真结果为：在高通滤波放大电路输入端输入200KHz 振幅为200mVp 的正弦信号，放大后的信号频率不变，振幅大概为445mVp 。 2. 施密特触发器电路
施密特触发器属于“电平触发型”电路，电路有两个阈值电压+T V 和-T V ,如果不接参考电压，+T V =2/3CC V ,-T V =1/3CC V ,一般情况CC V =5V ，可见高通滤波器的输出电压幅值不能使触发器翻转，故应加个参考电压（即图3中接入的
DD V =0.4V ），这样触发器就可以发生翻转，就能将正弦波整形为方波。
施密特触发器同时不依赖于边沿陡峭脉冲。利用它在状态转换过程中的正反馈作用，可以把边沿变化缓慢的周期性信号变换为边沿很陡的矩形脉冲信号。本实验中施密特触发器是将555定时器中的THR 和TRI 两个输入端连在一起作为信号的输入端，即可得到施密特触发器。
施密特触发器设计图如图3：
图中THR 和TRI 接上一级电路信号的输出端，同时也是施密特触发器的
输入端，输入为模拟信号，OUT 端口接输出端，输出的波是数字信号。 3. 移相电路
在该设计移相电路中可以采用全通滤波器电路来构成移相电路，该电路可以在0-180°范围内调节，并且可以保持幅度变化不大。其原理图如图4：
在图4中如果取1R =2R ,那么电路的放大倍数为1，也就是说幅值保持不变，相角?=0arctan
2f f ??
?
??=RC f π210,故此电路可以产生0-180°的相移。电路中的其它参数值，可以通过计算得出。比如要产生180°相移，0
arctan
2f f
就要趋近∞。
即00→f ，∞→R 。
用全通滤波器设计的移相电路图如图5：
四、性能测试
1.高通滤波放大电路的测试
表1 滤波放大电路整体参数
通过以上数据可以用FilterPro 软件设计出所需的高通滤波器，如图6。
图 6 用FilterPro 软件得到的高通滤波放大电路
然后用Multisim12对所设计的高通滤波放大电路进行仿真，其中输入信号频率为200kHz，振幅为200mVp的正弦信号。
图 7 高通滤波放大电路
图7中的波特测试仪的图像如图8。
图 8 200kHz正弦波特图
通过观察波特测试仪左下角的数据，说明放大器设计是满足要求的。
对于图中示波器，其中正弦波为输入信号的波形，通道A为输入的正弦波的波形，通道B为经过高通滤波放大电路输出波形。从图9中可以看出输出的波形仍然为正弦波，没有失真，幅值变大了，说明对输入信号进行了放大，可见与要求相符合，设计正确。表2中的数据是通过波特测试仪仿真结果得出，满足高通滤波器的设计指标，故可以判断其正确性。
表 2波特测试仪的测试结果
2.整形电路
施密特触发器整形电路图如图10，其中左端为输入端，接高通滤波放大电路的输出端，OUT端为输出端，图11为示波器的图样，其中A通道接入的是输入信号，B通道接整形输出信号，看图可知，输出为方波，幅值为5V，达到了预期的要求，设计正确。
图 10 正弦波整形为方波图样
3.移相电路设计
全通滤波移相电路图如图11。
图 11 全通滤波移相电路图
右端为输入端，接上一级滤波放大电路的输出信号，即正弦信号， XSC3的A通道接整形输出的方波信号，B通道接移相输出的方波信号。
180移相的图样
图 12 o
图 13 o
0移相图样
调节图12中5R 的值可以改变移相的角度表3是当5R 去不同的值时，方波移相的角度。从表3可知移相范围是0-0180，故满足设计指标，说明此移相电路图设计正确。
表3 电阻值改变时移相的角度
4. 电路整体性能测试
表 4 电路整体输入输出关系
五、结论
根据性能测试结果可以得出该高通滤波器可以将截至外的频率段滤掉。当输入的频率小于截止频率时，输出的波形就不明显或者没有输出波形，根据滤波器的频率和增益可以看出此滤波器达到了预期的设计要求。本实验的高通滤波器是由FilterPro软件设计得出，通带增益要求为10db，但实际设计的有一定的误差。
电路的整形部分为555定时器构成的施密特触发器整形电路，但是，因为进过滤波放大后的信号的幅值太小，故不能使施密特触发器翻转，所以要加个参考电压，这样就能将正弦波整形为方波。
移相电路由全通滤波电路构成，该电路的优点是，放大倍数为1，也就是移相后的波形的幅值不变，另外移相范围是0-180°，满足课设的要求。但是该电路的缺点是对于一定角度的移相，有失真现象。
通过Multisim软件仿真，得出了相应的波形图，有失真波形出现，然后更换一些元器件，消除了失真现象，从整体性能的测试结果来看，实现了课设的要求。
六、性价比
本次课程设计是对中频信号放大滤波整形及移相的设计，在性能上看，电路可以实现上述要求，在价格方面，电路用到了运算放大器，555定时器，电阻和电容，这些都是基础器件，便宜，整个电路做下来不会超过10元。总体上看，此设计的性价比较高。
七、课设体会及合理化建议
通过本次课程设计，我熟悉了电路设计的一些基本要求，并能够独立的完成一定要求的电路设计任务。而且在原有的基础上加深了对所学知识的应用以及对仿真软件Multisim的熟悉。同时我发现了自己到现在为止还存在很多的不足，知识还是相当的缺乏。此次设计让我对设计工作有了全新的认识——设计者必须有广泛的基础知识，缜密的思路以及认真地工作态度和坚定的毅力。通过设计，发现自己的不足，找到了自己努力方向，改进方向。同时更让我认识到理论和实践必须相结合，通过理论指导实践，在实践中理解理论。
建议就是老师可以让学生自由选择感兴趣的课题进行设计，这样可以提高学生的积极性，还有就是课题最好是日常生活中能经常遇到的课题。
参考文献
[1] 童诗白，华成英主编．模拟电子技术基础．[M]北京：高等教育出版社，2006
[2] 阎石主编. 数字电子技术. [M]北京：高等教育出版社,2006年
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[11] 杨兴瑶等编著. 实用电子电路500例:化学工业出版社，2006年
附录Ⅰ总电路图
附录Ⅱ元器件清单
超低频信号滤波放大整形电路的设计
沈阳航空航天大学 课程设计 （说明书） 超低频信号滤波放大整形电路的设计 班级 / 学号 04070202-2069 学生姓名杨贺 指导教师赵鑫
沈阳航空航天大学 课程设计任务书 课程名称电子技术综合课程设计 院（系）自动化学院专业自动化 班级04070202 学号2010040702069 姓名杨贺 课程设计题目超频信号滤波放大整形电路的设计 课程设计时间: 2012 年12 月24 日至2013 年01 月06 日课程设计的内容及要求： 一、设计说明 设计一个低通滤波放大电路和一个整形电路。实际工作中输入信号一般由传感器产生，本次设计采用函数发生器给出。输出信号要求整形为是方波信号，以便CPU的后续信号采集和处理，本次设计不要求对输出信号做处理。滤波放大电路建议采用TI公司的FilterPro，这是一款很好的滤波器设计软件。整形电路建议采用施密特触发器。 二、技术指标 1．滤波放大电路参数：通带增益Ao=20db，通带频率fc=10Hz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=40 Hz，截止带衰减-30dB。 2．输出信号要求是同频率的标准方波信号。 3．设计一个电源，输入直流5V，输出直流±5V，用于该设计电路供电。 三、设计要求 1．设计建议采用TI公司的FilterPro滤波器设计软件。 2．设计方案给出后，要求使用仿真软件multism进行仿真测试。 3．画出电路原理图（元器件标准化，电路图规范化）。 4．书写课设报告。
四、实验要求 1．根据设计方案制定实验方案。 2．设计方案给出后，要求使用multism进行仿真测试，并且给出测试数据。 3．对比设计参数和仿真参数，进行实验数据处理和分析，给出结论。 五、推荐参考资料 1.姚福安. 电子电路设计与实践[M]济南：山东科学技术出版社，2001年 2.阎石. 数字电子技术基础. [M]北京：高等教育出版社，2006年 3.刘贵栋主编.电子电路的Multisim仿真实践[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008年 4.童诗白、华成英主编.模拟电子技术基础,[M]北京：高等教育出版社，2007年. 六、按照要求撰写课程设计报告 指导教师年月日 负责教师年月日 学生签字年月日 成绩评定表
音频小信号功率放大
摘要 本次电路设计课题是音频小信号放大电路，它属于模拟电路课程设计，所以实验中就需要用到大量的模拟电路知识。对于音频小信号放大电路它是由两级放大电路组成，第一部分是运用到了两级负反馈放大电路，旨在放大电压，第二部分OCL功率放大电路采用复合三极管，目的放大电路电流。两部分放大电路的设计根本目的就是为了将小信号放大为一个大信号而不失真。失真这是设计音频放大电路中的一个难点，电路的巧妙设计可以有效的避免失真，电容的运用是解决失真的关键。
目录 1 选题背景 (2) 1．1 指导思想 (2) 1．2 方案论证 (2) 1．3 基本设计任务 (2) 1．4 发挥设计任务 (2) 1．5电路特点 (3) 2 电路设计 (3) 2.1 总体方框图..................................... 错误！未定义书签。 2.2 工作原理 (3) 3 各主要电路及部件工作原理 (3) 3.1 第一级—输入信号放大电路 (4) 3.2 NE5532简要说明................................. 错误！未定义书签。 3.3 第二级—功率放大电路........................... 错误！未定义书签。 3.4 直流信号过滤电路 (6) 4 原理总图 (7) 5 元器件清单 (7) 6 调试过程及测试数据（或者仿真结果） (7) 6.1 仿真检查 (8) 6.1.1第一级仿真检查 (8) 6.1.2第二级仿真检查 (9) 6.2 通前电检查 (10) 6.3 通电检查 (10) 6.3.1第一级电路检查 (10) 6.3.2第二级电路检查 (10) 6.3.3完整电路检查 (10) 6.4 结果分析 (10) 7 小结 (10) 8 设计体会及今后的改进意见 (11) 8.1 体会 (11) 8.2 本方案特点及存在的问题 (11) 8.3 改进意见 (11) 参考文献 (12)
一些经典的滤波电路
有源滤波电路 滤波器的用途 滤波器是一种能使有用信号通过，滤除信号中无用频率，即抑制无用信号的电子装置。 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。
有源滤波器实际上是一种具有特定频率响应的放大器。它是在运算放大器的基础上增加一些R 、C 等无源元件而构成的。 低通滤波器（LPF ） 高通滤波器（HPF ） 带通滤波器（BPF ） 带阻滤波器（BEF ）有源滤波电路的分类
低通滤波器的主要技术指标 （1）通带增益A v p 通带增益是指滤波器在通频带内的电压放大倍数，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f p 其定义与放大电路的上限截止频率相同。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。
一阶有源滤波器 电路特点是电路简单，阻 带衰减太慢，选择性较差。 1 01R R A A f VF + == ) (11)(s V SRC s V i P ?? +=∴SRC A s V s V s A VF +==11 )()()(0S A =02.传递函数 当 f = 0时，电容视为开路，通带内的增益为1.通带增益
3. 幅频响应 一阶LPF 的幅频特性曲线 ) (1)()()(0 0n i j A j V j V j A ωωωωω+= =n i S A s V s V s A ω+= =1)()()(0 02 0) (1) () ()(n i A j V j V j A ωωωωω+= =
简单二阶低通有源滤波器 为了使输出电压在高频段以更快的速率下降，以改善滤波效果，再加一节RC低通滤波环节，称为二阶有源滤波电路。它比一阶低通滤波器的滤波效果更好。 二阶LPF二阶LPF的幅频特性曲线
设计一个射频小信号放大器[1]要点
射 频 课 程 设 技 论 文 院系：电气信息工程学院 班级：电信2班 姓名：贾珂 学号：541101030211
1射频小信号放大器概述 射频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，所谓小信号,一是信号幅度足够小,使得所有有源器件(晶体三极管,场效应管或IC)都可采用二端口Y参数或线性等效电路来模型化;二是放大器的输出信号与输入信号成线性比例关系.从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。 小信号放大器的分类：按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; 按频带分为：窄带放大器、宽带放大器; 按电路形式分为：单级放大器、多级放大器; 按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器;. 小信号谐振放大器除具有放大功能外,还具有选频功能,即具有从众多信号中选择出有用信号,滤除无用的干扰信号的能力.从这个意义上讲,高频小信号谐振放大电路又可视为集放大,选频一体,由有源放大元件和无源选频网络所组成的高频电子电路.主要用途是做接收机的高频放大器和中频放大器. 其中射频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。2电路的基本原理 图2-1所示电路为共发射极接法的晶体管高频小信号单级单调谐回路谐振放大器。它不仅要放大高频信号，而且还要有一定的选频作用，因此，晶体管的集电极负载为LC并联谐振回路。在高频情况下，晶体管本身的极间电容及连接导线的分布参数等会影响放大器输出信号的频率或相位。晶体管的静态工作点由电阻R b1、R b2及Re决定，其计算方法与低频单管放大器相同。
移相电路原理及简单设计综述
移相电路总结（multisim10仿真）2012.7.2 原来是导师分配的一个小任务，由于书中没有现在的电路，故查找各方面资料，发现资料繁多，故自己把认为重要的地方写下来，如有不足之处请多多指正。 1、 移相器：能够对波的相位进行调整的仪器 2、 原理 接于电路中的电容和电感均有移相功能,电容的端电压落后于电流90度,电感的端电压超前于电流90度,这就是电容电感移相的结果; 先说电容移相,电容一通电,电路就给电容充电,一开始瞬间充电的电流为最大值,电压趋于0,随着电容充电量增加,电流渐而变小,电压渐而增加,至电容充电结束时,电容充电电流趋于0,电容端电压为电路的最大值,这样就完成了一个充电周期,如果取电容的端电压作为输出,即可得到一个滞后于电流90度的称移相电压; 电感因为有自感自动势总是阻碍电路中变量变化的特性,移相情形正好与电容相反,一接通电路,一个周期开始时电感端电压最大,电流最小,一个周期结束时,端电压最小,电流量大,得到的是一个电压超前90度的移相效果; 3、 基本原理 (1)、积分电路可用作移相电路 (2)RC 移相电路原理 其中第一个图 此时，R:0→∞ ,则φ： 其中第二个图 此时，R:0→∞ ,则φ： 而为了让输出电压有效值与输入电压有效值相等 C C u i u o R R u i u o φU R U C U I 图1 简单的RC 移相
1 U 2 U + _ R R c d +_a C C 图2 幅值相等 . ..2cb db U U U =- (111) 1 1111R j RC j C U U U j RC R R j C j C ωωωωω-=-=+++ 212 1()2arctan 1() RC U RC RC ωωω+= ∠-+ 其中 2211 2 1()1() RC U U U RC ωω+= =+ 22arctan()RC ?ω=- 4、 改进后的移相电路 一般将RC 与运放联系起来组成有源的移相电路。 u i u o R 1 C R R 2 u i u o R 1 C R R 2 图3 0~90°移相 图4 270°~360°移相
数字信号处理-低通滤波器设计实验
实验报告 课程名称：数字信号处理 实验名称：低通滤波器设计实验 院（系）： 专业班级： 姓名： 学号： 指导教师： 一、实验目的： 掌握IIR数字低通滤波器的设计方法。 二、实验原理： 2.1设计巴特沃斯IIR滤波器 在MATLAB下，设计巴特沃斯IIR滤波器可使用butter 函数。 Butter函数可设计低通、高通、带通和带阻的数字和模拟IIR滤波器，其特性为使通带内的幅度响应最大限度地平坦，但同时损失截止频率处的下降斜度。在期望通带平滑的情况下，可使用butter函数。butter函数的用法为：
[b,a]=butter(n,Wn)其中n代表滤波器阶数，W n代表滤波器的截止频率，这两个参数可使用buttord函数来确定。buttord函数可在给定滤波器性能的情况下，求出巴特沃斯滤波器的最小阶数n，同时给出对应的截止频率Wn。buttord函数的用法为：[n,Wn]= buttord(Wp,Ws,Rp,Rs)其中Wp和Ws分别是通带和阻带的拐角频率（截止频率），其取值范围为0至1之间。当其值为1时代表采样频率的一半。Rp和Rs分别是通带和阻带区的波纹系数。 2.2契比雪夫I型IIR滤波器。 在MATLAB下可使用cheby1函数设计出契比雪夫I 型IIR滤波器。 cheby1函数可设计低通、高通、带通和带阻契比雪夫I 型滤IIR波器，其通带内为等波纹，阻带内为单调。契比雪夫I型的下降斜度比II型大，但其代价是通带内波纹较大。cheby1函数的用法为：[b,a]=cheby1(n,Rp,Wn,/ftype/)在使用cheby1函数设计IIR滤波器之前，可使用cheblord 函数求出滤波器阶数n和截止频率Wn。cheblord函数可在给定滤波器性能的情况下，选择契比雪夫I型滤波器的最小阶和截止频率Wn。cheblord函数的用法为： [n,Wn]=cheblord(Wp,Ws,Rp,Rs)其中Wp和Ws分别是通带和阻带的拐角频率（截止频率），其取值范围为0至1之间。当其值为1时代表采样频率的一半。Rp和Rs分别是通带和阻带区的波纹系数。 三、实验要求： 利用Matlab设计一个数字低通滤波器，指标要求如下：
压电式压力传感器(带信号放大解调滤波电路)
题目：压电式压力传感器的设计 姓名：刘福班级：3 学号：1003030321 专业：测控技术与仪器 目录 引言 第一章传感器基本原理 第二章传感器的基本要求 第三章传感器的结构设计 第四章传感器的参数计算 第五章测量电路信号处理电路 总结 参考文献
一、引言 此次压电式力传感器主要阐述了压电式力传感器的具体设计过程。 设计过程主要包括设计格式、设计要求及设计过程中有关压电式力传感器的设计，还有在整个设计过程中的有关计算、与传感器相连的测试电路。 本压电式传感器采用压缩型单项里传感器结构，利用纵向压电效应进行工作，在设计中压电材料采用石英晶体。由于安装中需施加预紧力，以保证该传感器的线性度良好，故留出一定的过载量，本设计中重点考虑了各部分的面积、刚度等参数，未讨论预紧力的选用范围，可能还存在一些其他因素，如安装误差等可以影响设计传感器的性能，属于正常范围内，使用中可忽略。 压电式传感器的设计，主要是让同学们了解传感器的设计过程，知道如何计算一些参数，如何设计尺寸，如何选择材料，把自己学到的知识熟练灵活的运用起来，活学活用，加深对传感器这门课程的认知。
第一章传感器基本原理 1、基本原理：压电效应 压电式传感器是基于压电效应的传感器。是一种自发电式和机电转换式传感器。它的敏感元件由压电材料制成。压电材料受力后表面产生电荷。此电荷经电荷放大器和测量电路放大和变换阻抗后就成为正比于所受外力的电量输出。常见有以下几种压电效应模型（见图1） 图1 压电效应可分正压电效应和逆压电效应。正压电效应是指：当晶体受到某固定方向外力的作用,内部就产生电极化,同时在某两个表面上产生符号相 反的电荷；当外力撤去后，晶体又恢复到不带电的状态；当外力作用方向改变时，电荷的极性也随之改变；晶体受力所产生的电荷量与外力的大小成正比。压电式传感器大多是利用正压电效应制成的。逆压电效应是指对晶体施加交变电场引起晶体机械变形的现象，又称电致伸缩效应。用逆压电效应制造的变送器可用于电声和超声工程。压电敏感元件的受力变形有厚度变形型、长度变形型、体积变形型、厚度切变型、面切变型5种形式。
高频小信号放大器实验报告
基于Multisim的通信电路仿真实验 实验一高频小信号放大器 1.1 实验目的 1、掌握高频小信号谐振电压放大器的电路组成与基本工作原理。 2、熟悉谐振回路的调谐方法及测试方法。 3、掌握高频谐振放大器处于谐振时各项主要技术指标意义及测试技能。 1.2 实验容 1.2.1 单调谐高频小信号放大器仿真 图1.1 单调谐高频小信号放大器 1、根据电路中选频网络参数值，计算该电路的谐振频率ωp。 ωp=1/(L1*C3)^2=2936KHz fp=ωp/(2*pi)=467KHz 2、通过仿真，观察示波器中的输入输出波形，计算电压增益Av0。 下图中绿色为输入波形，蓝色为输出波形
Avo=Vo/Vi=1.06/0.252=4.206 3、利用软件中的波特图仪观察通频带，并计算矩形系数。 通频带BW=2Δf0.7=7.121MHz-28.631KHz=7.092MHz 矩形系数Kr0.1=(2Δf0.1)/( 2Δf0.7)= （14.278GHz-9.359KHz）/7.092MHz=2013.254 4、改变信号源的频率（信号源幅值不变），通过示波器或着万用表测量输出电压的有效值，计算出输出电压的振幅值，完成下列表，并汇出f~Av 相应的图，根据图粗略计算出通频带。
Fo(KHz) 65 75 165 265 365 465 1065 1665 2265 2865 3465 4065 Uo(mV) 0.669 0.765 1 1.05 1.06 1.06 0.977 0.816 0.749 0.653 0.574 0.511 Av 2.655 3.036 3.968 4.167 4.206 4.206 3.877 3.238 2.972 2.591 2.278 2.028 5、在电路的输入端加入谐振频率的2、4、6次谐波，通过示波器观察图形， 体会该电路的选频作用。 2次谐波 4次谐波 6次谐波
数字信号处理实验——维纳滤波器设计..
实验一 维纳滤波 1. 实验内容 设计一个维纳滤波器： （1） 产生三组观测数据，首先根据()(1)()s n as n w n =-+产生信号()s n ，将其加噪，（信噪比分别为20,10,6dB dB dB ），得到观测数据123(),(),()x n x n x n 。 （2） 估计()i x n ，1,2,3i =的AR 模型参数。假设信号长度为L ，AR 模型阶数为N ，分析实验结果，并讨论改变L ，N 对实验结果的影响。 2. 实验原理 滤波目的是从被噪声污染的信号中分离出有用的信号来，最大限度地抑制噪声。对信号进行滤波的实质就是对信号进行估计。滤波问题就是设计一个线性滤波器，使得滤波器的输出信号()y n 是期望响应()s n 的一个估计值。下图就是观测信号的组成和信号滤波的一般模型。 观测信号()()()x n s n v n =+ 信号滤波的一般模型 维纳滤波解决从噪声中提取信号的滤波问题，并以估计的结果与真值之间的误差均方值最小作为最佳准则。它根据()()(),1, ,x n x n x n m --估计信号的当前 值，它的解以系统的系统函数()H z 或单位脉冲()h n 形式给出，这种系统常称为最佳线性滤波器。 维纳滤波器设计的任务就是选择()h n ，使其输出信号()y n 与期望信号()d n 误差的均方值最小。
假设滤波系统()h n 是一个线性时不变系统，它的()h n 和输入信号都是复函数，设 ()()()h n a n jb n =+ 0,1, n = 考虑系统的因果性，可得到滤波器的输出 ()()()()()0 *m y n h n x n h m x n m +∞ ===-∑ 0,1, n = 设期望信号()d n ，误差信号()e n 及其均方误差()2 E e n ???? 分别为 ()()()()()e n d n y n s n y n =-=- ()()()()()()22 2 0m E e n E d n y n E d n h m x n m ∞=?? ????=-=--????? ????? ∑ 要使均方误差为最小，需满足： ()() 2 0E e n h j ?????=? 整理得()()0E x n j e n *??-=??，等价于()()0E x n j e n * ??-=?? 上式说明，均方误差达到最小值的充要条件使误差信号与任一进入估计的输入信号正交，这就是正交性原理。 将()()0E x n j e n * ??-=??展开，得 ()()()()00m E x n k d n h m x m +∞ *** =????--=?? ???? ?∑ 整理得 ()()()0 dx xx m r k h m r m k +∞ *=-=-∑ 0,1,2, k = 等价于()()()()()0 dx xx xx m r k h m r k m h k r k +∞ ==-=*∑ 0,1,2, k = 此式称为维纳-霍夫（Wiener-Holf ）方程。解此方程可得到最优权系数 012,,, h h h ，此式是Wiener 滤波器的一般方程。 定义
超低频信号滤波放大整形电路的设计
目录 一、概述 (1) 二、方案论证 (1) 三、电路设计 (3) 四、性能的测试 (7) 五、结论 (8) 六、性价比 (9) 七、课设体会及合理化建议 (9) 参考文献 (9) 附录I 总电路图 (11) 附录II 元器件清单 (12)
一、概述 超低频通信技术是当今世界的一个新兴研究领域，在水下通信系统、海洋、地震检测、核废料处理和环境保护等方面具有广泛的应用前景。 工程中，经常采用对建筑结构环境振动的检测，来确定结构的动力特性、核验施工中有无重大的质量问题、检验建筑结构的可靠性、评估建筑结构的安全裕度。一般工程建筑结构的环境振动固有频率多比较低，在0．5Hz～1Oltz之间，通常采用拾振器进行检测。随着高层建筑、高耸建筑结构，大跨度桥梁的不断出现，这些建筑结构的环境振动的频率更低。例如上海金茂大厦固有频率0．162Hz，天津电视塔固有频率为0．176Hz；铜陵长江大桥，固有频率0．32Hz。这些都属于超低频振动信号，由于信号振幅变化缓慢，周期很长，环境干扰和测量系统漂移等因素，对于超低频信号的采集与处理系统的稳定性和精度的要求都很高，并且在电路设计中更加注重信号的直流特性，尽可能的保持信号直流特性的完整性。 一般的当我们接受到一个超低频信号时，它并不能被我们直接观察和分析的，而是只有在通过一定的电路处理使之进行滤波、放大、整形输出以后，才可以变成能让我们观察、分析和处理的稳定状态的信号。所以说对于工程上的一般信号必须经过超低频滤波电路、放大电路和整形电路处理，才能得到我们想要的有效信号。 整个电路由三模块组成：低通滤波放大电路、波形转换电路和电源电路。滤波的原理是使特定的频率范围内的信号通过，而阻止其它的非理想频率信号的通过。在实际的信号采集中，外来的干扰信号有很多，并且混入理想的信号中，所以我们必须采取有效的措施将这些干扰信号滤除掉。波形转换是采用施密特触发器实现的，将信号整形为方波，以便CPU的后续信号采集和处理。电源部分采用的是倍压整流法，倍压整流电路产生负电压，再用三端稳压器LM7905将电压稳定在所要求的电压值上，为系统供电。 二、方案论证 设计一个低通滤波放大电路和一个整形电路：通带增益Ao=20db，通带频率fc=10Hz，通带增益纹波Rp=1db，截止带频率fs=40 Hz，截止带衰减-30dB；输出信号要求是同频率的标准方波信号；设计一个电源，输入直流5V，输出直流±5V，用于该电路供电。
高频小信号放大器——典型例题分析
高频小信号放大器——典型例题分析 1．集成宽带放大器L1590的内部电路如图7.5所示。试问电路中采用了什么方法来扩展通频带的？答：集成宽放L1590是由两级放大电路构成。第一级由V1、V2、V3、V6构成；第二级由V7~V10构成，三极管V11~V16、二极管V17~V20和有关电阻构成偏置电路。其中第一级的V1、V3和V2、V6均为共射－共基组合电路，它们共同构成共射－共基差动放大器，这种电路形式不仅具有较宽的频带，而且还提供了较高的增益，同时，R2、R3和R4引入的负反馈可扩展该级的频带。V3、V6集电极输出的信号分别送到V7、V10的基极。第二级的V7、V8和V9、V10均为共集－共射组合电路，它们共同构成共集－共射差动放大器，R18、R19和R20引入负反馈，这些都使该级具有很宽的频带，改变R20可调节增益。应该指出，V7、V10的共集组态可将第一级和后面电路隔离。由于采取了上述措施，使L1590的工作频带可达0~150MHZ。顺便提一下，图中的V4、V5起自动增益控制（AGC）作用，其中2脚接的是AGC电压。图7.5 集成宽放L1590的内部电路2．通频带为什么是小信号谐振放大器的一个重要指标？通频带不够会给信号带来什么影响？为什么？答：小信号谐振放大器的基本功能是选择和放大信号，而被放大的信号一般都是已调信号，包含一
定的边频，小信号谐振放大器的通频带的宽窄直接关系到信号通过放大器后是否产生失真，或产生的频率失真是否严重，因此，通频带是小信号谐振放大器的一个重要指标。通频带不够将使输入信号中处于通频带以外的分量衰减，使信号产生失真。3．超外差接收机（远程接收机）高放管为什么要尽量选用低噪声管？答：多级放大器的总噪声系数为由于每级放大器的噪声系数总是大于1，上式中的各项都为正值，因此放大器级数越多，总的噪声系数也就越大。上式还表明，各级放大器对总噪声系数的影响是不同的，第一级的影响最大，越往后级，影响就越小。因此，要降低整个放大器的噪声系数，最主要的是降低第一级（有时还包括第二级）的噪声系数，并提高其功率增益。综上所述，超外差接收机（远程接收机）高放管要尽量选用低噪声管，以降低系统噪声系数，提高系统灵敏度。4．试画出图7.6所示放大器的交流通路。工作频率f=465kHZ。答：根据画交流通路的一般原则，即大电容视为短路，直流电源视为短路，大电感按开路处理。就可以很容易画出其交流通路。对于图中0.01μF电容，因工作频率为465kHZ，其容抗为，相对于与它串联 和并联的电阻而言，可以忽略，所以可以视为短路。画出的交流通路如图7.7所示。图7.6 图7.75．共发射极单调谐放大器如图7.2所示，试推导出 谐振电压增益、通频带及选择性（矩形系数）公式。解：单
学士学位论文—-模拟移相电路的设计 通信类(设计)
模拟移相电路的设计 摘要 目前，随着航空、航天技术的发展以及军事上的需要，对相位的测量提出了一些新的要求，如更高的测量精度及更高的分辨能力。测量相位中最重要的部件之一就是移相器。另外，移相器是相控阵雷达中的关键部件，其性能的优劣直接影响相控雷达系统的性能。本次课题源于航空、航天技术的发展以及军事上的需要及地面雷达接收系统的需要，设计了一个模拟移相网络。 本文设计的模拟移相网络的基本要求是：一路输入信号经过模拟移相电路输出两路信号：一路是原信号经过电压跟随器输出的信号，另外一路是经过移相网络输出的信号（要求是在不同频率下输出相位连续可调的信号）。 按任务要求，在输入信号频率为5kHz、50kHz、、100kHz上，设计相移范围从–60度到+60度连续变化，并且输出电压幅度为5V。我们总体讨论了设计方案，使用RC阻容移相网络以及集成运放、电压跟随器等元器件设计模拟移相网络。并且提出了改进移相器性能的措施，对移相器部件进行仿真测试。 关键词：模拟移相器RC阻容移相网络集成运放电压跟随器
目录第一章引言 1.1课题研究背景 1.2模拟移相器的发展状况 1.3本课题的主要内容 第二章移相网络的基本原理 2.1基本移相原理 2.2移相网络的方案选取 2.3移相网络的性能指标 2.4移相网络的参数设计 第三章模拟移相网络的仿真优化 3.1Multisim仿真软件的介绍 3.2在Multisim环境下的仿真结果 第四章结论 第五章附图
第一章引言 1.1课题研究背景 电磁波在传输时，不仅幅度会发生变化，同时相位也要发生变化。衰减和 相移是代表同一复参数的幅度和相角的变化。但是由于历史发展的原因，衰减 测量的重要性较早的被人们认识并解决，所以常把衰减作为一个单项指标和测 量任务来看待。从上个世纪六十年代开始，随着对人造卫星、洲际导弹、航天 飞机等各种飞行器及对其他的目标进行监控的需求日益增强，并且为了在复杂 的环境中提取更多的信息，出现了控阵天线及加速器等较新技术，相移的测量（即相位测量）则迟至了这些新技术出现时才被重视。 移相器一般用于雷达系统、通讯系统、微波仪器和测量系统等方面，其中，最主要的是用于相控阵雷达和智能天线系统中。目前，随着航空、航天技术的 发展以及军事上的需要，对相位的测量提出了一些新要求如更高的测量精度及 更高的分辨能力。本次课题源于航空、航天技术的发展以及军事上的需要及地 面雷达接收系统需要存在相位差的两个同频信号，我们设计了一个移相网络。 一般地说，依据不同的定义方法移相器可分为不同的种类。根据控制方式的不同，移相器可分为模拟式移相器和数字式移相器。数字移相器相移量只能在一定范围内取某些特定值，数字移相器虽然可以用数字控制电路，与外电路的接口比较容易，但是模拟移相器可以实现360度范围内的无极扫描，有更高的移相精度，它多用在系统相位自动调整的场合和移相精度要求特别高的场合。而模拟式移相器是一种电压控制连续线性移相的微波器件移相器，它可以实现相位线性连续的变化。所以我们这里只设计模拟式移相器。它的技术指标主要有：工作频带、相移量、相移精度、插入损耗、插入损耗波动、电压驻波比、功率容量、移相器开关时间等。 当前微波移相器广泛应用，微波电控器件利用参数可电调的材料和器件组成的控制微波信号幅度或相位的器件。可电调的材料和器件主要有半导体二极管(如PIN管﹑变容管和肖特基管等)和铁氧体材料。控制信号幅度的器件有衰减器﹑调幅器﹑开关器和限幅器等﹔控制信号相位的有移相器和调相器等。PIN管具有不同的正反向特性﹐当它被反向偏置时可等效为小电容而近似开路﹐而在正向偏置时则可等效为可变电阻﹐若偏压增大﹐其阻值则减小。PIN管衰减器就是
2.4G放大器电路原理图
2.4G 射频双向功放的设计与实现 在两个或多个网络互连时，无线局域网的低功率与高频率限制了其覆盖范围，为了扩大覆盖范围，可以引入蜂窝或者微蜂窝的网络结构或者通过增大发射功率扩大覆盖半径等措施来实现。前者实现成本较高，而后者则相对较便宜，且容易实现。现有的产品基本上通信距离都比较小，而且实现双向收发的比较少。本文主要研究的是距离扩展射频前端的方案与硬件的实现，通过增大发射信号功率、放大接收信号提高灵敏度以及选择增益较大的天线来实现，同时实现了双向收发，最终成果可以直接应用于与IEEE802.11b/g兼容的无线通信系统中。 双向功率放大器的设计 双向功率放大器设计指标： 工作频率：2400MHz～2483MHz 最大输出功率：+30dBm（1W） 发射增益：≥27dB 接收增益：≥14dB 接收端噪声系数：< 3.5dB 频率响应：<±1dB 输入端最小输入功率门限：
例说信号处理与滤波器设计
例说信号处理与滤波器设计 目录 数字时代 (2) 数字信号处理的应用 (3) 频率——信号的指纹 (5) 卷积可以不卷 (8) 向量运算的启示 (11) 滤波器设计征程 (16) 最后一击——滤波的实现方法 (22) 纵览全局 (27)
数字时代 信号处理是对原始信号进行改变，以提取有用信息的过程，它是对信号进行变换、滤波、分析、综合等处理过程的统称。数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术；模拟信号处理是指用模拟系统对模拟信号进行处理的方法或过程。 数字信号处理课程的主要内容包括信号分析与处理。两者并不是孤立的，不同的信号处理方法往往需要选择不同的信号表示形式。两者的区别主要表现在，信号处理是用系统改变输入信号，以得到所期望的输出信号，如信号去噪；而信号分析往往是通过变换(傅里叶变换、小波变换等)，或其它手段提取信号的某些特征，如语音信号的基本频率，图像的直方图等。 早期的信号处理局限于模拟信号，随着数字计算机的飞速发展，信号处理的理论和方法得以飞速发展，出现了不受物理制约的纯数学的加工，即算法，并确立了数字信号处理的领域。现在，对于信号的处理，人们通常是先把模拟信号变成数字信号，然后利用高效的数字信号处理器(DSP：Digital Signal Processor)或计算机对其进行数字形式的信号处理。 一般地讲，数字信号处理涉及三个步骤： (1)模数转换(A/D转换)：把模拟信号变成数字信号，是一个对自变量和幅值同时进行 离散化的过程，基本的理论保证是采样定理。 (2)数字信号处理(DSP)：包括变换域分析(如频域变换)、数字滤波、识别、合成等。 (3)数模转换(D/A转换)：把经过处理的数字信号还原为模拟信号。通常，这一步并不 是必须的。 图1数字信号处理基本步骤
信号放大滤波电路设计
中北大学 课程设计说明书 学生姓名:罗再兵学号： 0906044151 学院: 电子与计算机科学技术学院 专业: 电子科学与技术 题目: 信号放大滤波电路设计 指导教师：孟令军职称: 副教授 2011 年 12 月 30日
目录 1、设计任务 (2) 2、设计目的 (2) 3、设计方案 (2) 4、参考电路设计与分析 (3) 4.1、同相比例放大器 (3) 4.2、二阶压控电压源低通滤波器 (3) 4.3、二阶压控电压源高通滤波器 (4) 5、信号放大滤波电路 (5) 5.1信号放大滤波电路设计 (5) 5.2信号放大滤波电路仿真 (6) 5.3信号放大滤波电路性能评估 (8) 5.4信号放大滤波电路PCB板图 (8) 6、设计仪器设备 (9) 7、设计心得 (9)
一. 设计任务 1、查阅熟悉相关芯片资料； 2、选择合适的运算放大器，实现信号的3级放大；总放大倍数为12； 3、并通过高通、低通滤波电路滤波； 4、利用PROTEL 绘制电路原理图和印刷板图，并利用multisim 软件仿真。 二. 设计目的 1、掌握电子电路的一般设计方法和设计流程。 2、学习使用PROTEL 软件绘制电路原理图和印刷版图。 3、掌握应用multisim 对设计的电路进行仿真，通过仿真结果验证设计的 正确性。 三．设计方案 由设计题目和设计要求可知，设计此电路需要用到集成运算放大器和高 低通滤波电路，首先信号放大12倍，我们选用同相比例放大器放大，该电路结构简单，性能良好；滤波电路部分我们选用典型的二阶压控电压源低通滤波器和二 阶压控电压源高通滤波器，该电路具有电路元件少，增益稳定，频率范围宽等优点。设计框架图如下： 信号输入 信号输出 图1 信号放大滤波电路设计方案 图1为信号放大滤波电路设计方案。在这一方案中，系统主要由同相比例放大器、二阶压控电压源低通滤波器、二阶压控电压源高通滤波器组成。 由于要求实现信号的3级放大，总放大倍数为12，信号经过同相比例放大器 后放大12倍，再经过二阶压控电压源低通滤波器（在通频带内增益等于1）过滤掉高频信号而留下所需频率信号，然后再经二阶高通滤波器（在通频带内增益等于1）后就可以得到我们所需频段的信号。 同相比例放大器 二阶压控电压源低通滤波器 二阶压控电压源高通滤波器
高频小信号放大器的设计
高 频 小 信 号 放 大 器 设 计 学号:320708030112 姓名:杨新梅 年级:07电信本1班 专业:电子信息工程 指导老师:张炜 2008年12月3日
目录 一、选题意义 (3) 二、总体方案 (4) 三、各部分设计及原理分析 (7) 四、参数选择 (11) 五、实验结果 (17) 六、结论 (18) 七、参考文献 (19)
一、选题的意义 高频小信号放大器是通信设备中常用的功能电路，它所放大的信号频率在数百千赫至数百兆赫。高频小信号放大器的功能是实现对微弱的高频信号进行不失真的放大，从信号所含频谱来看，输入信号频谱与放大后输出信号的频谱是相同的。 高频小信号放大器的分类： 按元器件分为：晶体管放大器、场效应管放大器、集成电路放大器; 按频带分为：窄带放大器、宽带放大器; 按电路形式分为：单级放大器、多级放大器; 按负载性质分为：谐振放大器、非谐振放大器; 其中高频小信号调谐放大器广泛应用于通信系统和其它无线电系统中，特别是在发射机的接收端，从天线上感应的信号是非常微弱的，这就需要用放大器将其放大。高频信号放大器理论非常简单，但实际制作却非常困难。其中最容易出现的问题是自激振荡，同时频率选择和各级间阻抗匹配也很难实现。本文以理论分析为依据，以实际制作为基础，用LC振荡电路为辅助，来消除高频放大器自激振荡和实现准确的频率选择；另加其它电路，实现放大器与前后级的阻抗匹配。
二、总体方案 高频小信号调谐放大器简述： 高频小信号放大器的功用就是无失真的放大某一频率范围内的信号。按其频带宽度可以分为窄带和宽带放大器，而最常用的是窄带放大器，它是以各种选频电路作负载，兼具阻抗变换和选频滤波功能。对高频小信号放大器的基本要求是： （1）增益要高，即放大倍数要大。 （2）频率选择性要好，即选择所需信号和抑制无用信号的能力要强，通常用Q值来表示，其频率特性曲线如图-1所示,带宽BW=f2-f1= 2Δf0.7，品质因数Q=fo/2Δf0.7. 图-1频率特性曲线
移相电路
【摘要】：正移相电路的应用很广,如闸流管控制点火时间;相敏整流或相敏放大电路中要求栅极和板极电压在初始时具有一定的相位关系;以及在自动控制或测量放大等电路中都需要移相电路.一般对移相电路的要求有四:第一,具有大的移相幅度;第二,输出电压相移变化时幅度不变或变化很小;第三,能给出一定的功率;第四,效率高.这四要求的主次视具体情况而定,如要求大功率输出时,以后两项要求为主;但在小功率输出时 以前两项要求为主.下面来介绍一种常见的移相电路(图1)的设计法,这电路的特点是在移相幅度很大时,输 出电压变化很小,且能输出一定的功率. 摘要：介绍了一种具有单脉冲和双脉冲模式，并具有缺相保护功能和三相全数字移相触发电路的设计方案，该移相触发电路的相移由输入直流电平连续调节，而输出脉冲则使用100～125kHz方波调制。文中阐述了电路的工作原理，并给出了部分模拟结果。 关键词：移相触发电路；A／D转换；缺相保护 1移相触发电路工作原理 整个电路按功能可分为A／D转换模块（9bit－A／D）、移相模块（phase＿shift）、脉冲产生模块（pulse＿gen）、缺相保护模块（portect）、时钟模块（clock）、输出模块（out）等六个模块。其电路原理框图如图1所示。 该电路在工作时，首先使正弦交流电压经过过零比较器以产生工频方波A并进入移相模块，同时将外部控制电压经过A／D转换的数字量也送入移相模块，然后由移相电路根据A ／D转换的结果和相对于工频方波的正负半周移动相应的角度后产生一窄脉冲PA（PA1、PA2）；再在PA的上升沿来触发脉 冲产生电路以在相同的位置产生要求的脉宽的脉冲GA（GA1、GA2）；此脉冲经过时钟电路调制后产生要求的输出OUT（OA1，OA2）。其工作波形如图2所示（移相150°，双窄脉冲模式）。
设计压电传感器的电荷放大、滤波、电压放大电路的
压电传感器前置放大电路的设计 姓名：陈贤波 学号：SX1201139 一：电荷放大电路 电荷放大器原理：电荷变换是该电荷放大器的核心部分，是一个具有电容负反馈的，输入阻抗极高的高增益运算放大器。它与压电式传感器及其电缆构成的等效电路如图-1所示。 图-1压电式传感器及其电缆构成的等效电路 其中：a C 为压电传感器的等效电容，a R 为压电式传感器的等效绝缘漏电阻，Cc 为电缆等效电容，i C 为放大器的输入电容，i R 为放大器的输入阻抗，f C 为反馈电容，n U 是等效输入噪声电压，off U 是等效输入失调电压。如将f C 折算到输入端，其等效电容为（1+K ） f C ，K 为运放的开环增益。由于反馈电容、传感器电容、电缆电容及放大器电容并联，不 计算噪声和失调电压的影响，电荷放大器的输出电压为 （） 运算放大器的开环增益K 很大（约为104 ~106 ），故f R K /)1(+远大于+，f C K )1(+远 大于，此时， ， ， 和都可以忽略不计，即压电传感器本身的电容大小和电缆长短对电荷放大器输出的影响可以忽略。 (1)o f KQ U C K C =- ++ （） 式中C=a C +Cc +i C 因为放大器是高增益的，K >>1,所以一般情况下（1+K ）f C >>C,则有 o f Q U C ≈- （）
上式表明，当反馈电容f C 一定时，电荷放大器的输出电压与传感器产生电荷成正比，在实际电路中，考虑到电压灵敏度和量程的问题，一般f C 的值在100~10000pF 范围内选择。 ,本设计选定10000pF ，即10nF 。 当开环增益A 很大，f R K /)1(+远大于+，f C K )1(+远大于不能忽略，（2..19）式可表示为： jw G C Q C K jw R K jwKQ U f f f +-= +++-= f 0)1(1 （） 当频率够低时，jw G f 就不能忽略。因此式（）是表示电荷放大器的低频响应。F 越 低，f f C w G =时，其输出电压幅值为： 可以看出，这是截止频率点电压值电压输出值，即相对应的下限截止频率为 f f H C R f π21 = 若忽略运放的输入电容和输入电导，同时忽f G ，则上限频率为： ) (21 c S C L C C R f += π （） 其中C R 为输入电缆直流电阻，本设计设为30Ω。 本设计选用f R 为1000MEG,经计算z L H f 016.0=。 传感器参数：压电传感器PZT 压电常数 d 33=450PC/N, d 31=-265PC/N, 相对介电常数2100 ，故压电传感器固有电容为： nF S C r s 717.30== δ εε 若传感器输入电缆分布电容为m pF 100，设有100m ，则nF C c 10=。=H f ×5 10z H 。 要测的信号频率范围：1Hz~5KHz ，故满足要求。
【CN109600127A】一种信号波形整形电路【专利】
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910122999.X (22)申请日 2019.02.15 (71)申请人 淮阴工学院 地址 223005 江苏省淮安市经济技术开发 区枚乘路1号 (72)发明人 朱铁柱 陈慰盛 贺绍松 王马华 王珣 张宇林 季仁东 赵正敏 于银山 任思伟 (74)专利代理机构 淮安市科文知识产权事务所 32223 代理人 李锋 (51)Int.Cl. H03K 5/00(2006.01) (54)发明名称 一种信号波形整形电路 (57)摘要 本发明公开了一种信号波形整形电路，包括 依次级联的数字驱动电路、信号同步整形电路和 占空比修调电路；所述的信号同步整形电路由8 个晶体管构成，其中，4个晶体管连接成受控电 阻，4个晶体管连接成两个互耦的反相器。本发明 通过信号波形整形电路，可以消除前级放大器和 比较器不对称造成的传输延时，调节数字驱动电 路的占空比，实现了波形整形功能，为数字控制 系统中的对称式开关提供了高精度的开启和关 断功能实现。权利要求书1页 说明书4页 附图3页CN 109600127 A 2019.04.09 C N 109600127 A
权 利 要 求 书1/1页CN 109600127 A 1.一种信号波形整形电路，其特征在于：包括依次级联的数字驱动电路、信号同步整形电路和占空比修调电路；所述的信号同步整形电路由8个晶体管构成，其中，4个晶体管连接成受控电阻，4个晶体管连接成两个互耦的反相器。 2.根据权利要求1所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述受控电阻的阻值分别由连接成受控电阻的4个晶体管的栅极电压控制。 3.根据权利1或2其中任一项所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述的受控电阻由晶体管M1-M4连接成两路受控电阻。 4.根据权利3所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述的两路受控电阻输入端的输入信号分别为INP和INN，输出端分别为INP_OUT和INN_OUT。 5.根据权利4所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述的晶体管M1和晶体管M2的栅极与输入信号INN连接，晶体管M3和晶体管M4的栅极与输入信号INP连接。 6.根据权利1-2、4或5其中任一项所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述的数字驱动电路由三级反相器组成。 7.根据权利6所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述三级反相器的尺寸逐级增大。 8.根据权利1-2、4-5或7其中任一项所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述的占空比修调电路由多个数字寄存器连接成两个信号支路，所述的信号支路上，在数字寄存器之间连接有信号路径节点。 9.根据权利8所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述信号路径节点上连接有插入的电流源/电流漏的修调单元。 10.根据权利9所述的一种信号波形整形电路，其特征在于：所述两个信号支路分别各自连接了独立的修调单元，两个修调单元的接法相反。 2