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输入输出电压关系
R1?R2?R3?RfvO??(vI1?vI2?vI3)
如果取 ,则 (4)减法运算电路
四、信号处理电路 1、滤波器介绍
滤波器:是一种能使有用频率信号通过而同时抑制或衰减无用频率信号得电子装置。
应用:自动控制、仪表测量和无线电通信等领域中。 滤波器的分类
vO??RfiF??Rf( .
按信号性质: 模拟滤波器和数字滤波器 11R1vI1?R2vI2?1vI3)R3 .
按处理方法: 硬件滤波器和软件滤波器 按构成器件:
无源滤波器:由R、C和L等无源器件构成的滤波器。
有源滤波器:由有源器件加上R、C和L等无源器件构成的滤波器。 2、低通滤波器
最简单的低通滤波器由电阻和电容构成
无其
中,
源低通滤波器
fo称为低通滤波器的通带截止频率。这种无源RC低通滤波器的主要缺点是电压放大倍数低,通带电压放大倍数只有1。同时带负载能力差,若在输出端并联一个负载电阻,除了使电压放大倍数降低以外,还将影响通带截止频率fo的值。利用集成运放与RC低通电路一起,可以组成有源滤波器,以提高通带放大倍数和带负载能力,如4.1-2所示。
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图4.1-2 一阶低通滤波器
RAuf?1?F其中 R 1 ,
为了使滤波特性更接近理想情况,可以采用二阶低通滤波器,如图4.1-3所示。
图4.1-3 二阶低通滤波器
其
电路中的第一级电容C可以不接地改接到输出端,这种接法相当于在二阶有源滤波电路中引入了一个反馈,其目的是为了使输出电压在高频段迅速下降,但在接近通带截止频率f0的围又不至于下降太多。从而有利于改善滤波特性。 2、高通滤波器(HPF)
如果将低通滤波器中起滤波作用的电阻和电容的位置互换,即可组成相应的高通滤波器。例如,图4.1-4示出了无源高通滤波器的电路图。
Auf?1?RFR1中 ,
图4.1-4 一阶高通滤波器
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此高通电路的通带截止频率为
图4.1-5 有源高通滤波器
为了克服无源滤波器电压放大倍数低以及带负载能力差的缺点,同样可以利用集成运放与RC电路结合,组成有源高通滤波器。 3、带通滤波器(BPF)
带通滤波器的作用是只允许某一段频带的信号通过,而将此频带以外的信号阻断。将低通滤波器和高通滤波器串联起来,即可获得带通滤波电路,其原理示意图如图4.1-6。
图4.1-6 有源带通滤波器
其中
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Auo = 1+Rf/R1 B=(3-Auo)fo=(2-RF/R1)fo 4、带阻滤波器(BEF)
带阻滤波器的作用与带通滤波器相反,即在规定的频带,信号被阻断,而在此频带之外,信号能顺利通过。将低通滤波器和高通滤波器并联在一起,可以形成带阻滤波电路,其原理示意图如图4.1-7所示。
图4.1-7 有源带阻滤波器
其中
Aup = 1+Rf/R1 B=f2-f1=2(2-Aup)f0
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