集成運放在信號處理方面的應用

集成運放在信號處理方面的應用第

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章5.1.1基本概念5.1.2一階低通濾波電路5.1有源濾波電路(ActiveFilters)5.1.3一階高通濾波電路5.1.4帶通、帶阻濾波電路5.1.1基本概念濾波器—

有用頻率信號通過，無用頻率信號被抑制的電路。1.分類按處理方法分硬件濾波軟件濾波按所處理信號分模擬濾波器數字濾波器按構成器件分無源濾波器有源濾波器按頻率特性分低通濾波器高通濾波器帶通濾波器帶阻濾波器按傳遞函數分一階濾波器二階濾波器:n

階濾波器2.理想濾波器的頻率特性：f·f·f·f·通帶阻帶通帶通帶

阻帶

通帶阻帶

通帶

阻帶阻帶AupAupAupAupfHfLf0

fHfLfHf0

fL低通高通帶通帶阻3.有源濾波器無源濾波器

—

由無源元件

R、L、C

構成的濾波電路。有源濾波器

—

由有源器件、集成運放+R、L、C

構成。優點：體積小、重量輕、能放大、帶載能力強。缺點：受集成運放上限頻率限制，一般使用頻率在幾kHz以下。高于幾kHz采用LC濾波器，帶通采用陶瓷、聲表面波濾波器。5.1.2一階低通濾波電路LPF(LowPassFilter)一、頻率特性表達式uOR8CRuIu+uORf8CR1RuIu+電壓跟隨器同相放大器通帶電壓放大倍數RC網絡..頻率特性表達式·······特點：電壓串聯負反饋Ri109Ro0.18CR1RRuOuI反相放大器···其中，Aup

=

–

R

/R1—反相比例放大器的放大倍數所以：·fn=1/2RC—特征頻率當f=fn時，·所以：

fn=

1/2RC=

fH

—低通截止頻率二、對數幅頻特性曲線··歸一化幅頻特性0.1110102

0f/fn·-3–20-20

dB/十倍頻5.1.3一階高通濾波電路HPF(High

Pass

Filter)一、頻率特性表達式uORf8CR1RuIu+·······通帶電壓放大倍數：當f=fn時，·所以：

fn=

1/2RC=fL

—高通截止頻率二、對數幅頻特性曲線··歸一化幅頻特性0.1110102

0f/fn·-3–20-20

dB/十倍頻一階濾波器的問題：幅頻特性在阻帶區衰減不夠快。改進思路：增加RC濾波的階次。5.1.4帶通、帶阻濾波電路一、帶通濾波電路BPF(BandPassFilter)構成思路：·ffHffLffLfHf0fH

>fL8CR1RfRCR3R2uOuILPFBPF=R二階壓控電壓源BPF=2R8CR1RfRCR3R2uOuI=R=2R···中心頻率：等效品質因素：Q=1/(3-Aup)通帶電壓放大倍數：Au0

=Aup/(3-Aup)0.1110102

0f/fn·Q=1Q=10-3BWQ越大，帶寬越窄，通帶選擇性越好。二、帶阻濾波電路BEF(BandEliminationFilter)

（陷波器）思路：低通高通uIuO·ffHffLffLfHfL>fH雙T二階壓控電壓源BEF·Q=1/2(2-Aup)[例5.1.1]為消除50Hz的交流干擾，要求

Q

=

10，選元件值。[解]取C=47000pF取R

=

68

kR

/

2用兩只

68

k電阻并聯2C

用兩只

47000pF電容并聯Q=1/2(2-Aup)=10

Aup=1.95Rf

//R1

=

R

+

R=

136

kR1

=

279