信號(hào)的運(yùn)算與處理電路

1、8.2 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路8.3 實(shí)際運(yùn)放電路的誤差分析實(shí)際運(yùn)放電路的誤差分析8.4 對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路8.5 模擬乘法器模擬乘法器8.6 有源濾波電路有源濾波電路 8.1 理想集成運(yùn)算放大器理想集成運(yùn)算放大器學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)指導(dǎo)小結(jié)小結(jié)作業(yè)作業(yè) 本章所討論的集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路，主要本章所討論的集成運(yùn)放的基本應(yīng)用電路，主要包括比例、加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反包括比例、加法、減法、微分、積分、對(duì)數(shù)、反對(duì)數(shù)（指數(shù)）對(duì)數(shù)（指數(shù)）運(yùn)算電路運(yùn)算電路以及乘法器和除法運(yùn)算電以及乘法器和除法運(yùn)算電路等。本章討論的路等。本章討論的信號(hào)處理電路信號(hào)處理電路有有源濾波電路。有有源濾

2、波電路。 在分析各種運(yùn)算和處理電路時(shí)，在分析各種運(yùn)算和處理電路時(shí)，由運(yùn)放構(gòu)成的由運(yùn)放構(gòu)成的電路通常工作在深度負(fù)反饋條件下電路通常工作在深度負(fù)反饋條件下，常用到以下，常用到以下兩個(gè)概念：兩個(gè)概念： (1)(1)集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓通常接近于零，集成運(yùn)放兩個(gè)輸入端之間的電壓通常接近于零，即即虛短虛短。 ( (2)2)集成運(yùn)放輸入電阻很高，兩輸入電流幾乎為零，集成運(yùn)放輸入電阻很高，兩輸入電流幾乎為零，即即虛斷虛斷。學(xué)習(xí)指導(dǎo)學(xué)習(xí)指導(dǎo)主要內(nèi)容主要內(nèi)容: :1.1.比例、加、減、積分和微分電路比例、加、減、積分和微分電路2.2.實(shí)際運(yùn)算放大器運(yùn)算電路的誤差分析實(shí)際運(yùn)算放大器運(yùn)算電路的誤差分析3.3

3、.濾波電路的基本概念，一階、二階有源濾波電路濾波電路的基本概念，一階、二階有源濾波電路 基本要求及基本要求及學(xué)習(xí)目標(biāo)：學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.1.抓住深度負(fù)反饋條件下的抓住深度負(fù)反饋條件下的“虛短虛短”和和“虛斷虛斷”的的概念，分析基本運(yùn)算電路。概念，分析基本運(yùn)算電路。2.2.了解實(shí)際運(yùn)放組成的運(yùn)算電路的誤差。了解實(shí)際運(yùn)放組成的運(yùn)算電路的誤差。3.3.了解有源濾波電路的分類(lèi)及一階、二階濾波電路了解有源濾波電路的分類(lèi)及一階、二階濾波電路的頻率特性的頻率特性。一、理想運(yùn)放的條件一、理想運(yùn)放的條件1.1.開(kāi)環(huán)差模電壓增益開(kāi)環(huán)差模電壓增益A Aodod=;=;2.2.差模輸入電阻差模輸入電阻R Ridid=;=

4、;3.3.輸出電阻輸出電阻R Ro o=0;=0;4.4.共模抑制比共模抑制比CMRRCMRR= =;5.5.開(kāi)環(huán)帶寬開(kāi)環(huán)帶寬BW=BW=;6.6.失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零。失調(diào)、漂移和內(nèi)部噪聲為零。主要條件主要條件條件較難滿足，條件較難滿足，可采用專用運(yùn)放可采用專用運(yùn)放來(lái)近似滿足。來(lái)近似滿足。8.1 8.1 理想集成運(yùn)算放大器理想集成運(yùn)算放大器 為簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)化對(duì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析，對(duì)集成運(yùn)放應(yīng)用電路的分析，常把集成常把集成運(yùn)放視為理想器件運(yùn)放視為理想器件。其主要滿足以下一些條件：。其主要滿足以下一些條件：實(shí)際運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)與實(shí)際運(yùn)放的技術(shù)指標(biāo)與理想運(yùn)放比較接近，因理想運(yùn)放比較接近，因此用理

5、想運(yùn)放代替實(shí)際此用理想運(yùn)放代替實(shí)際運(yùn)放分析所產(chǎn)生的誤差運(yùn)放分析所產(chǎn)生的誤差并不大，在工程計(jì)算中并不大，在工程計(jì)算中是允許的，由此卻帶來(lái)是允許的，由此卻帶來(lái)了分析的大大簡(jiǎn)化。了分析的大大簡(jiǎn)化。-V-I-+V+I+Vo+-AV(V+-V-)1.1.同相端與反相端呈開(kāi)路狀態(tài)。同相端與反相端呈開(kāi)路狀態(tài)。2.2.輸出回路為一受控電壓源輸出回路為一受控電壓源A AV V(V(V+ +-V-V- -) ) ， 由于由于R Ro o=0,=0,所以所以V Vo o=A=AV V(V(V+ +-V-V- -) )二、理想運(yùn)放模型二、理想運(yùn)放模型-V-I-+V+I+Vo三、理想運(yùn)放的工作狀態(tài)及其特點(diǎn)三、理想運(yùn)放的

6、工作狀態(tài)及其特點(diǎn)VoV+V-0VOHVOL理想理想實(shí)際實(shí)際線性區(qū)線性區(qū)非線非線性區(qū)性區(qū)非線非線性區(qū)性區(qū)運(yùn)放的傳輸特性運(yùn)放的傳輸特性V VOHOH為正向輸出飽和電壓為正向輸出飽和電壓V VOLOL為負(fù)為負(fù)向輸出飽和電壓向輸出飽和電壓其數(shù)值接近運(yùn)放的正負(fù)其數(shù)值接近運(yùn)放的正負(fù)電源電壓電源電壓引入深引入深度負(fù)反度負(fù)反饋饋開(kāi)環(huán)或開(kāi)環(huán)或引入正引入正反饋反饋分析應(yīng)用電路分析應(yīng)用電路的工作原理時(shí)，的工作原理時(shí)，首先要分清運(yùn)首先要分清運(yùn)放工作在線性放工作在線性區(qū)還是非線性區(qū)還是非線性區(qū)。區(qū)。 線性工作狀態(tài)線性工作狀態(tài)1.1.理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零I+=I-0

7、2.2.理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電位近似相等理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電位近似相等V+=V-RidV+-V-=Vo/AU0虛斷虛斷虛短虛短在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可在分析運(yùn)算放大器處于線性狀態(tài)時(shí)，可把兩輸入端把兩輸入端視為等電位視為等電位，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱，這一特性稱為虛假短路，簡(jiǎn)稱虛短虛短。虛地虛地如將運(yùn)放的同相端接地如將運(yùn)放的同相端接地V V+ +=0=0，則，則V V- -=0,=0,即反相端是一即反相端是一 個(gè)不接個(gè)不接“地地”的的“地地”，稱為，稱為“虛地虛地”虛地點(diǎn)對(duì)地的電位為虛地點(diǎn)對(duì)地的電位為“0”由于理想運(yùn)放的輸入電阻非常高，在分析處于線性狀由于理想運(yùn)放的輸

8、入電阻非常高，在分析處于線性狀態(tài)運(yùn)放時(shí)，可以態(tài)運(yùn)放時(shí)，可以把兩輸入端視為等效開(kāi)路把兩輸入端視為等效開(kāi)路，這一特性，這一特性稱為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱稱為虛假開(kāi)路，簡(jiǎn)稱虛斷虛斷。三、理想運(yùn)放的工三、理想運(yùn)放的工作狀態(tài)及其特點(diǎn)作狀態(tài)及其特點(diǎn)-V-I-+V+I+Vo動(dòng)畫(huà)動(dòng)畫(huà)一一1.1.理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零理想運(yùn)放的同相和反相輸入端電流近似為零2. 2. 當(dāng)當(dāng)V V+ +VV- -時(shí)，時(shí)，V Vo o為正向輸出飽和電壓為正向輸出飽和電壓V VOHOH 當(dāng)當(dāng)V V+ +VV- -時(shí)，時(shí)，V Vo o為負(fù)為負(fù)向輸出飽和電壓向輸出飽和電壓V VOLOL 其數(shù)值接近運(yùn)放的正負(fù)電源電壓其數(shù)值接近運(yùn)放的

9、正負(fù)電源電壓I+=I-0 分析運(yùn)放的應(yīng)用電路時(shí)，首先將集成運(yùn)放視作理想運(yùn)放，以便抓住主要矛盾，忽略次要矛盾；然后判斷運(yùn)放是工作在線性區(qū)還是非線性區(qū)。在此基礎(chǔ)上分析具體電路的工作原理，其它問(wèn)題也就迎刃而解了。 非線性工作狀態(tài)非線性工作狀態(tài)三、理想運(yùn)放的工三、理想運(yùn)放的工作狀態(tài)及其特點(diǎn)作狀態(tài)及其特點(diǎn)-V-I-+V+I+Vo8.2 基本運(yùn)算電路基本運(yùn)算電路 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路 積分電路積分電路 微分電路微分電路 減法電路減法電路 加法電路加法電路為提高精度，一般取為提高精度，一般取f12/ RRR 1. 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路0PN vv即電路處于深度負(fù)反饋條件下，即電路處于深度負(fù)反饋條件下

10、，虛短虛短和和虛斷虛斷成立。成立。（1）反相比例運(yùn)算電路反相比例運(yùn)算電路利用虛短和虛斷得利用虛短和虛斷得fON1NIRvvRvv I1fOvRRv 510 A 由于運(yùn)放的增益一由于運(yùn)放的增益一般有般有 ，。 11 FA所以所以輸出與輸入反相輸出與輸入反相平衡電阻，保證靜態(tài)時(shí)平衡電阻，保證靜態(tài)時(shí)兩輸入端對(duì)稱。兩輸入端對(duì)稱。反相器，則若iofvvRR1vIvO- -+RfR1AvNvPR2電壓并聯(lián)負(fù)反饋電壓并聯(lián)負(fù)反饋ifR2R1vivoi1-_+1. 比例運(yùn)算電路比例運(yùn)算電路IPNvvv （2）同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路利用虛短和虛斷得利用虛短和虛斷得fON1N0RvvRv I1fO)1(v

11、RRv 輸出與輸入同相輸出與輸入同相vIvO- -+AvNvP電壓跟隨器電壓跟隨器IOvv vIvO- -+RfR1AvNvP電壓串聯(lián)負(fù)反饋電壓串聯(lián)負(fù)反饋i1ifvivoR12. 加法電路加法電路1NS1-RvvfON-Rvv 根據(jù)根據(jù)虛短虛短、虛斷虛斷和和N點(diǎn)的點(diǎn)的KCL得：得：2S2f1S1fO-vRRvRRv f21RRR 若若0PN vv2NS2-Rvv R2RfR1vS2vS1iIvONP+則有則有2S1SO-vvv （加法運(yùn)算）（加法運(yùn)算）輸出再接一級(jí)反相電路輸出再接一級(jí)反相電路R2RfR1vS2vS1iIvO1NP+RRvO+2S1SOvvv 可得可得實(shí)例實(shí)例1 1i1i2ifR

12、fIfUoRP-+R1U1I1R2U2I2RnUnIn 反相加法器反相加法器I+=I- 0I1+I2+In=IfU+= 0U+=U-U-= 0111RUUI11RUfo-fRUUIfoRU222RUI nnnRUInn2211foRURURURU)RURURU(RUnn2211fo平衡電阻平衡電阻RpR1/R2/Rn/Rf當(dāng)當(dāng)R1=R2=Rn=Rf時(shí)，時(shí)，Uo= -(U1+U2+Un)輸出等于所有輸入的反相之和輸出等于所有輸入的反相之和實(shí)例實(shí)例2 2 同相加法器同相加法器R2U2I2RnUnInIfUoRs-+R1U1I1RfI+=I- 0I1+I2+In=0U+=U-111RUUIofssU

13、RRRUofssURRRU222RUUInnnRUUI0RUURUURUUnn2211nn2211n21RURURU)R1R1R1(Un21R1R1R1K1)RURURU( )RR1 (KUnn2211sfo 輸出電壓為各輸入電壓按比例相加，比例系數(shù)輸出電壓為各輸入電壓按比例相加，比例系數(shù)取決于各回路的電阻，改變一個(gè)輸入回路的電阻值將取決于各回路的電阻，改變一個(gè)輸入回路的電阻值將影響影響K值和其他回路的放大系數(shù)值和其他回路的放大系數(shù)。實(shí)例實(shí)例3 33. 減法電路減法電路 O1vS111fvRR 第一級(jí)反相比例第一級(jí)反相比例第二級(jí)反相加法第二級(jí)反相加法 OvS222fvRR O122fvRR （

14、1）利用反相信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算）利用反相信號(hào)求和以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算 Ov即即S111f22fvRRRR S222fvRR 當(dāng)當(dāng) 時(shí)時(shí)22f11f RRRR ，得得2S1SOvvv （減法運(yùn)算）（減法運(yùn)算） 從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸從結(jié)構(gòu)上看，它是反相輸入和同相輸入相結(jié)合的放大入和同相輸入相結(jié)合的放大電路。電路。fON1NS1RvvRvv （2）利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算）利用差分式電路以實(shí)現(xiàn)減法運(yùn)算3P2PS20RvRvv S11fS23231f1O)(vRRvRRRRRRv 當(dāng)當(dāng),231fRRRR 則則)(S1S21fOvvRRv 若繼續(xù)有若繼續(xù)有,1fRR 則則S1S2Ovvv 根據(jù)根據(jù)虛

15、短虛短、虛斷虛斷和和N、P點(diǎn)的點(diǎn)的KCL得：得：PNvv 方法方法1 1i2i1i3if減法器減法器R3R1U1UoRf-+R2U2 運(yùn)放工作在線性放大時(shí)，可運(yùn)放工作在線性放大時(shí)，可用疊加原理來(lái)推導(dǎo)輸出表達(dá)式。用疊加原理來(lái)推導(dǎo)輸出表達(dá)式。 當(dāng)當(dāng)U2=0時(shí)，在輸入信號(hào)時(shí)，在輸入信號(hào)U1的作用下的作用下，產(chǎn)生的輸出為，產(chǎn)生的輸出為Uo 當(dāng)當(dāng)U1=0時(shí)，在輸入信號(hào)時(shí)，在輸入信號(hào)U2的作用下的作用下，產(chǎn)生的輸出為，產(chǎn)生的輸出為Uo根據(jù)疊加原理：根據(jù)疊加原理：Uo= Uo + Uo當(dāng)當(dāng)U1單獨(dú)作用時(shí)：?jiǎn)为?dú)作用時(shí)：Uo11foURRU當(dāng)當(dāng)U2單獨(dú)作用時(shí)：?jiǎn)为?dú)作用時(shí)：Uo2323URRRU )URR1 (U

16、1fo2323URRR方法方法2 2減法器減法器R3R1U1UoRf-+R2U2當(dāng)當(dāng)U1單獨(dú)作用時(shí)：?jiǎn)为?dú)作用時(shí)：11foURRU當(dāng)當(dāng)U2單獨(dú)作用時(shí)：?jiǎn)为?dú)作用時(shí)：23231foURRR)RR(1U 11f23231foooURRURRR)RR(1UUU 若若R1=R2 R3=Rf)U(URRU121fo 減法器的輸出電壓為兩個(gè)輸入信號(hào)之差乘以放大系數(shù)減法器的輸出電壓為兩個(gè)輸入信號(hào)之差乘以放大系數(shù)Rf/R1, 故又稱它為差分放大器。故又稱它為差分放大器。 為減小失調(diào)誤差為減小失調(diào)誤差 R1/Rf=R2/R3Rui(t) uo(t)-+i (t)if(t)I+=I- 0i1(t) = if(t)U+

17、=U-U+=0U-=0R(t)ui(t)i(t)ifdt(t)iC1(t)ufc(t)dtuRC1i(t)u(t)uco由由可得可得(t)dtuRC1(t)uiotui(t)Etuo(t)-Uo(sat)C 積分器的輸出電壓與輸入電壓呈積分關(guān)系，積分時(shí)間常數(shù)積分器的輸出電壓與輸入電壓呈積分關(guān)系，積分時(shí)間常數(shù)為為RC。 當(dāng)當(dāng)ui(t)=E時(shí)時(shí),tRCE(t)uouo(t)t按負(fù)斜率下降，最終達(dá)到負(fù)飽和值。按負(fù)斜率下降，最終達(dá)到負(fù)飽和值。4. 積分電路積分電路+ uc(t) -積分器應(yīng)用積分器應(yīng)用 數(shù)學(xué)運(yùn)算數(shù)學(xué)運(yùn)算 PI調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)精度積分調(diào)節(jié)器可實(shí)現(xiàn)精度積分Rui(t) uo(t)-+CRf 實(shí)

18、現(xiàn)波形變換，將一實(shí)現(xiàn)波形變換，將一方波變換成三角波方波變換成三角波)(t)dtuRC1(t)uRR(t)uiifo 加入直流反饋加入直流反饋Rf,抑制直抑制直流漂移，提高控制精度。流漂移，提高控制精度。5 5、微分器、微分器dt(t)duCR(t)uifoffRiRfui(t) uo(t)-+CifiCdt(t)duCiCfiiui(t)tuo(t)t8.3 實(shí)際運(yùn)放電路的誤差分析實(shí)際運(yùn)放電路的誤差分析 共模抑制比共模抑制比KCMR為有限值的情況為有限值的情況 輸入失調(diào)電壓輸入失調(diào)電壓VIO、輸入失調(diào)電流、輸入失調(diào)電流IIO 不為零時(shí)的情況不為零時(shí)的情況1. 共模抑制比共模抑制比KCMR為有限

19、值的情況為有限值的情況R1RfN+PvIvO同相比例運(yùn)算電路同相比例運(yùn)算電路IPvv f11ONRRRvv 閉環(huán)電壓增益閉環(huán)電壓增益2NPICvvv NPIDvvv IOFvvAV CMRD1f1CMR1f21/ )(1211)1(KARRRKRRV ICCIDDOvAvAvVV 理想情況理想情況1fF1RRAV CMRD KAV和和越大，誤差越小。越大，誤差越小。CDCMRVVAAK 2. VIO、IIO不為零不為零 時(shí)的情況時(shí)的情況輸入為零時(shí)的等效電路輸入為零時(shí)的等效電路2IOIBP)2( RIIV f11ONRRRVV NPVV )/)(2(f1IOIBRRII IOV 解得誤差電壓解得

20、誤差電壓 )/(21)/()/1(2f1IO2f1IBIO1fORRRIRRRIVRRV)(/1(2IOIO1fORIVRRV 當(dāng)當(dāng) 時(shí)，可以時(shí)，可以 消除偏置電流消除偏置電流 引起的引起的 誤差，此時(shí)誤差，此時(shí)f12/ RRR IBI當(dāng)電路為積分運(yùn)算時(shí)，當(dāng)電路為積分運(yùn)算時(shí)，即即 換成電容換成電容C，則，則fRdtRtIdttVCRRtItVtv2IOIO12IOIOO)()( 1)()()(時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越大，且易使輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)。時(shí)間越長(zhǎng)，誤差越大，且易使輸出進(jìn)入飽和狀態(tài)。IOIO IV和和引起的誤差仍存在引起的誤差仍存在2. VIO、IIO不為零不為零 時(shí)的情況時(shí)的情況減小誤差的方法減

21、小誤差的方法 輸入端加補(bǔ)償電路輸入端加補(bǔ)償電路 利 用 運(yùn) 放 自 帶 的 調(diào)利 用 運(yùn) 放 自 帶 的 調(diào) 零電路零電路8.4 對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路其中，其中，IES 是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，是發(fā)射結(jié)反向飽和電流，vO是是vS的對(duì)數(shù)運(yùn)算。的對(duì)數(shù)運(yùn)算。1. 對(duì)數(shù)運(yùn)算電路對(duì)數(shù)運(yùn)算電路 利用利用PNPN結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)結(jié)的指數(shù)特性實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)運(yùn)算對(duì)數(shù)運(yùn)算)1e (TBEESEC VvIiiBJT的發(fā)射結(jié)有的發(fā)射結(jié)有BEOvv 注意：注意：vS必須大于零，電路的輸出電壓小于必須大于零，電路的輸出電壓小于0.7伏伏利用虛短和虛斷，電

22、路有利用虛短和虛斷，電路有vSTiCRiNvO+P當(dāng)當(dāng) 時(shí)，時(shí)，V7 . 0BET vVTBEeESECVvIii RviiSC TBEeESECVvIii ESTSTOlnlnIVRvVv vO是是vS的反對(duì)數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）的反對(duì)數(shù)運(yùn)算（指數(shù)運(yùn)算）2. 反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路反對(duì)數(shù)運(yùn)算電路BESvv 利用虛短和虛斷，電路有利用虛短和虛斷，電路有要求要求V7 . 0BEST vvVTSeESOVvIRvRivFO TBEeESEFVvIii vSvORiFTiE+以上兩個(gè)電路溫漂很?chē)?yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路以上兩個(gè)電路溫漂很?chē)?yán)重，實(shí)際電路都有溫度補(bǔ)償電路3.3.乘法電路和除法電路（思考）乘法電路

23、和除法電路（思考）8.5 模擬乘法器模擬乘法器1、模擬乘法器的符號(hào)、模擬乘法器的符號(hào)2、除法運(yùn)算電路、除法運(yùn)算電路oXvKvv.22 只有當(dāng)只有當(dāng)v vx2x2為正極性時(shí)，才能為正極性時(shí)，才能保證運(yùn)算放大器是處于負(fù)反饋保證運(yùn)算放大器是處于負(fù)反饋工作狀態(tài)，而工作狀態(tài)，而v vx1x1則可正可負(fù)。則可正可負(fù)。2211RvRvx211222XxXoKvRvRKvvv3、開(kāi)平方電路開(kāi)平方電路 kvvkvvvv1020221kvv10多了一個(gè)反相器8.6 有源濾波電路有源濾波電路 8.6.1 基本概念及初步定義基本概念及初步定義 8.6.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路 高通濾波高通濾波 低通濾波低

24、通濾波 基本概念基本概念 分類(lèi)分類(lèi) 8.6.3 二階有源濾波電路二階有源濾波電路 高通濾波高通濾波 低通濾波低通濾波 帶通濾波帶通濾波 帶阻濾波帶阻濾波 帶阻濾波帶阻濾波 帶通濾波帶通濾波8.6.1 基本概念及初步定義基本概念及初步定義1. 基本概念基本概念)()()(iosVsVsA 濾波器濾波器：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú)：是一種能使有用頻率信號(hào)通過(guò)而同時(shí)抑制或衰減無(wú) 用頻率信號(hào)的電子裝置。用頻率信號(hào)的電子裝置。有源濾波器有源濾波器：由有源器件構(gòu)成的濾波器。：由有源器件構(gòu)成的濾波器。)(Itv)(Otv濾波電路濾波電路濾波電路傳遞函數(shù)定義濾波電路傳遞函數(shù)定義時(shí)，有時(shí)，有

25、j s)(je)j ()j ( AA)()j ( A其中其中)j ( A)( 模，幅頻響應(yīng)模，幅頻響應(yīng) 相位角，相頻響應(yīng)相位角，相頻響應(yīng)時(shí)延響應(yīng)為時(shí)延響應(yīng)為)( d)(d)(s 8.6.1 基本概念及初步定義基本概念及初步定義2. 分類(lèi)分類(lèi)低 通 濾 波低 通 濾 波器器 帶通濾波器帶通濾波器 高 通 濾 波高 通 濾 波器器 帶 阻 濾 波帶 阻 濾 波器器 理想理想實(shí)際實(shí)際通帶阻帶Vi+-Vo+-RCCj1RCj1VVAioRCj11oj11 o=1/RC高頻截止頻率或特征角頻率高頻截止頻率或特征角頻率(1)無(wú)源無(wú)源RC低通濾波低通濾波8.6.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路1. 低通

26、濾波電路低通濾波電路20)(11)j (A20)(11lg20)j (lg20AA0=18.6.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路1. 低通濾波電路低通濾波電路(2)帶電壓跟隨器的低通濾波器帶電壓跟隨器的低通濾波器Vi+-Vo+-RCA0=1200)(11lg20)j (lg20AA8.6.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路1. 低通濾波電路低通濾波電路Vi+-Vo+-RC200)(11lg20)j (lg20AA(3)帶同相比例放大的低通濾波器帶同相比例放大的低通濾波器1f01RRA 8.6.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路2. 2. 高通濾波電路高通濾波電路 可由低通和高可由低通和

27、高通串聯(lián)得到通串聯(lián)得到1111CR 必須滿足必須滿足3. 3. 帶通濾波電路帶通濾波電路RC+vPvIvOR1C1+vIR2C2+vOA0A2A1A0阻阻帶帶通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶OO 1 2 AA0O 2 1通通帶帶阻阻帶帶阻阻帶帶低通特征角頻率低通特征角頻率2221CR 高通特征角頻率高通特征角頻率12 低通高通帶通8.6.2 一階有源濾波電路一階有源濾波電路4. 4. 帶阻濾波電路帶阻濾波電路 可由低通和高通并可由低通和高通并聯(lián)得到聯(lián)得到必須滿足必須滿足12 R1C1+vIR+vOR2C2+RRA0A2A1A0阻阻帶帶通通帶帶阻阻帶帶通通帶帶OO 1 2 AA0O 1 2通通帶帶阻阻帶

28、帶通通帶帶 一階有源濾波電路通帶外衰減速一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢（率慢（-20dB/十倍頻程），與理想十倍頻程），與理想情況相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾波要情況相差較遠(yuǎn)。一般用在對(duì)濾波要求不高的場(chǎng)合。求不高的場(chǎng)合。低通高通帶阻低通高通反相求和8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路1. 壓控電壓源低通濾波電路壓控電壓源低通濾波電路1fF/1RRAV )()(PoFsVsVAV 壓控電壓源電路（壓控電壓源電路（VCVS）)(/1/1)(APsVsCRsCsV vIRf+vPR1放大電路放大電路同相比例同相比例vOvIRfC+vPR1放大電路放大電路同相比例同相比例RvOvICRfRC+vP

29、R1放大電路放大電路同相比例同相比例vAARvOvICRfRC+vPR1放大電路放大電路同相比例同相比例vAARvO對(duì)于濾波電路，有對(duì)于濾波電路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)()(oA 0)()(PA RsVsV得濾波電路傳遞函數(shù)得濾波電路傳遞函數(shù))()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV （二階）（二階）8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路1. 壓控電壓源低通濾波電路壓控電壓源低通濾波電路F0VAA RC1n 令令稱為稱為通帶增益通帶增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 稱為稱為特征角頻率

30、特征角頻率稱為稱為等效品質(zhì)因數(shù)等效品質(zhì)因數(shù)則則2nn22n0)( sQsAsA濾波電路才能穩(wěn)定工作濾波電路才能穩(wěn)定工作時(shí)時(shí)，即即當(dāng)當(dāng) 3 03 FF VVAA注意：注意：用用 代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)：代入，可得傳遞函數(shù)的頻率響應(yīng)： j s8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路1. 壓控電壓源低通濾波電路壓控電壓源低通濾波電路2n22n0)()(11lg20)j(lg20QAA 歸一化的幅頻響應(yīng)歸一化的幅頻響應(yīng)相頻響應(yīng)相頻響應(yīng)2nn)(1arctg)( Q8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路1. 壓控電壓源低通濾波電路壓控電壓源低通濾波電路歸一化的幅頻響應(yīng)波特圖歸一化的幅頻響

31、應(yīng)波特圖40dB/1040dB/10倍頻程倍頻程8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路2. 壓控電壓源高通濾波電路壓控電壓源高通濾波電路 將低通電路中的電容和電將低通電路中的電容和電阻對(duì)換，便成為高通電路。阻對(duì)換，便成為高通電路。8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路2. 壓控電壓源高通濾波電路壓控電壓源高通濾波電路傳遞函數(shù)傳遞函數(shù)2nn220)(sQssAsA2n22n0)(1)(1lg20)j(lg20QAA 濾波電路才能穩(wěn)定工作濾波電路才能穩(wěn)定工作時(shí)， 3 0A8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路3.3.壓控電壓源帶通濾波電路壓控電壓源帶通濾波電路令令2FF)()-(

32、31)(sCRsCRAsCRAsAVV FF0-3VVAAA RC10 F31VAQ 得得20000)(1)( sQsQsAsA 可由低通和高通串聯(lián)得到可由低通和高通串聯(lián)得到8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路4. 4. 雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路8.6.3 二階二階有源濾波電路有源濾波電路4. 4. 雙雙T T帶阻濾波電路帶阻濾波電路小小 結(jié)結(jié) 1、模擬運(yùn)算電路是由模擬運(yùn)算電路是由集成運(yùn)放接成負(fù)反饋的電集成運(yùn)放接成負(fù)反饋的電路形式路形式，可，可實(shí)現(xiàn)比例、加、減、積分、微分、對(duì)數(shù)實(shí)現(xiàn)比例、加、減、積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)等多種數(shù)學(xué)運(yùn)算和反對(duì)數(shù)等多種數(shù)學(xué)運(yùn)算，此時(shí)運(yùn)放工作在線性區(qū)。，此時(shí)運(yùn)放工作在線性區(qū)。分析這類(lèi)電路可用分析這類(lèi)電路可用虛短虛短和和虛斷虛斷兩個(gè)重要的概念，以兩個(gè)重要的概念，以求出輸出與輸入之間的函數(shù)關(guān)系。求出輸出與輸入之間的函數(shù)關(guān)系。 2 2、在運(yùn)算電路中，比例、加和減運(yùn)算電路的輸、在運(yùn)算電路中，比例、加和減運(yùn)算電路的輸出與輸入關(guān)系是出與輸入關(guān)系是線性關(guān)系線性關(guān)系；而積分、微分、對(duì)數(shù)和；而積分、微分、對(duì)數(shù)和反對(duì)數(shù)、乘除運(yùn)算電路的輸出與輸入之間是反對(duì)數(shù)