测控电路 作者 张国雄 第4章 信号分离电路.ppt

* 在给定的fc下，由表4-2 选择电容C1; 4.2 RC有源滤波电路 4.2.5 有源滤波器设计 fc / Hz 100 100~1000 1k ~10k 10k ~100k 100k C1/μF 10~0.1 0.1~0.01 0.01~0.001 （1000~100）×10-6 （100~10）×10-6 表4-2 二阶有源滤波器设计电容选择用表 ∞ - + + N C2 R1 R3 R2 C1 R ui(t) uo(t) 4.2 RC有源滤波电路 4.2.5 有源滤波器设计 (2) 根据C1的实际值，计算电阻换标系数K; K=100/(fcC1) (3) 由表4-3确定C2及归一化电阻值ri，算出 Ri=Kri 。 表4-3 二阶无限增益多路反馈巴特沃斯低通滤波器设计用表 Kp 1 2 6 10 r1/ kΩ 3.111 2.565 1.697 1.625 r2/ kΩ 4.072 3.292 4.977 4.723 r3/ kΩ 3.111 5.130 10.180 16.252 C2/ C1 0.2 0.15 0.05 0.033 4.3 集成有源滤波器 集成有源滤波器有两类 ： （1）将若干运算放大器和无源元件集成到一起，构成双二阶环滤波电路的框架，通过外接无源元件调整滤波参数或改变滤波器类型 ； （2）采用开关电容技术 ，改变等效时间常数。 4.3 集成有源滤波器 4.3.1 开关电容滤波原理 a) 有源积分器 c)驱动时钟脉冲与的波形 C2 ∞ - + + N 2 1 C1 uo(t) I1 ui(t) d) 充电过程(为高电平)网络 ∞ - + + N C2 uo(t) 2 I2 C1 e)转移过程(为低电平) b) 运放与开关电容网络 Tc ?2 ?1 ∞ - + + N ui(t) uo(t) C2 R 1 2 uo(t) C2 ∞ - + + N ui(t) 1 C1 V2 V1 ?2 ?1 2 在时钟脉冲Φ1与Φ2驱动下，信号源ui(t)向电容C1充电，又将存储在C1的电荷转移到C2。流过节点1、2的平均电流iav(t)= C1 ui(t)/ Tc，两节点1、2之间构成一个等效电阻Req= ui(t)/ iav(t)=Tc/ C1，等效时间常数τ= C2Req=TcC2/C1= C2/(C1fclk)。τ仅取决于电容比C2/C1，CMOS制造工艺可将C2/C1精度控制在0.1%以内。 4.3 集成有源滤波器 4.3.1 开关电容滤波原理 在许多测控系统中，被测信号中心频率f0在很宽的频带内连续变化，要求测量电路在很窄的频带f0?Δf内提取测量信号，例如在转动的控制系统中，要求按照需要将机器转速控制在0~nmax之间的任意给定值，同时必须准确测量在任意瞬间与机器转动同频率的其他物理量的量值。在这种情况下，采用普通滤波器无法获得所需的测量信号，而利用中心频率自动可调的跟踪滤波器可以有效地解决这个问题。 4.4 跟踪滤波器 * 4.4 跟踪滤波器 4.4.1 压控跟踪滤波器 ∞ - + + N R3 R1 C2 C1 R/2 Rv ui(t) uc(t) R R0 uo(t) V VD ∞ - + + N R3 R1 C2 C1 R2 R ui(t) uo(t) * 4.4 跟踪滤波器 4.4.2变频跟踪滤波器 能够跟踪被测信号源的频率，进行滤波抑制噪声 被 测 信 号 源 乘法器 乘法器 90O移相器 乘法器 加法器 90O移相器 乘法器 晶体滤波器 中心频率?0 低通滤波器 1/N分频器 e0 e1 e1 e2 e3 e4 e2 e6 -e5 e7 e7 e8 e9 e10 e11 带通滤波器中心频率?0 晶体振荡器Nf0 -e1 e2 4.4 跟踪滤波器 被 测 信 号 源 乘法器 乘法器 90O移相器 乘法器 加法器 90O移相器 乘法器 晶体滤波器 中心频率?0 低通滤波器 1/N分频器 e0 e1 e1 e2 e3 e4 e2 e6 -e5 e7 e7 e8 e9 e10 e11 带通滤波器中心频率?0 晶体振荡器Nf0 -e1 e2 习题与思考题 4-1 4-4 4-15 * * 4.1 滤波器的基本知识 4.1.3 基本滤波器 (四）二阶带通滤波器 相频特性 -1 0 1 90o Q=100 Q=40 Q=20 Q=10 Q=5 Q=2.5 Q=1 Q=0.5 lg(ω/ω0) 0o -90o ?/(°) * 4.1 滤波器的基本知识 (五） 二阶带阻滤波器 4.1.3 基