【正文】 K P幅頻特性為： 20021 )()(????????QKK P1 ω/ω0 20lgK(ω)/KP dB Q值越大，通帶越窄。 R1+R2 = Rf∥ R3為集成運(yùn)放輸入端外接電阻的對(duì)稱條件。當(dāng) ω＝ ω0時(shí)， K(ω)=KP/21/2，也就是 20lgK(ω)/KP＝－ 3 dB，此時(shí)截止頻率 ωc= ω0 401 )()(?????PKK設(shè)計(jì)步驟： 設(shè)計(jì)時(shí)，先確定電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)濾波器技術(shù)要求選擇適當(dāng)?shù)?ω0 、 ξ 、 KP ，然后計(jì)算無(wú)源元件參數(shù)值。 當(dāng) ξ 時(shí)，幅頻特性曲線將出現(xiàn)共振峰。 由圖還看出，當(dāng) ω/ω0＝ 1和 ξ ＝ 情況下20lgK(ω)/KP＝－ 3 dB － 10 － 3 － 40 濾波器的階數(shù)越高，性能越好。 多路負(fù)反饋法（無(wú)限增益多路反饋） y1 y4 y2 y3 Ui UO － ＋ y5 經(jīng)過(guò)計(jì)算得出此電路的傳遞函數(shù)為： 434321531yyyyyyyyysUsUsKio???????)()()()( 只要 y1~y5中兩個(gè)是電容，其它為電阻，就可構(gòu)成二階有源濾波器。 頻率特性 K( jω)是一個(gè)復(fù)函數(shù)，其幅值 A(ω)稱為幅頻特性，其幅角 φ(ω)表示輸出信號(hào)的相位相對(duì)于輸入信號(hào)相位的變化，稱為相頻特性。令分母等于零得到極點(diǎn)在 s 平面 的位置，若要電路工作穩(wěn)定，極點(diǎn)必須都在左半平面。比如 ,一種遙測(cè)地震儀采集站的低通濾波器是一個(gè) 12階 濾波器 ,它就是由 6節(jié) 2階 低通濾波器串接而成 ,但各節(jié)的元件參數(shù)并不相同。 1a na0b 1b mb2a是與濾波器網(wǎng)絡(luò)中無(wú)源器件 … … (m≤n) 和有源器件有關(guān)的參數(shù)。群時(shí)延函數(shù)越接近常數(shù)，信號(hào)相位失真越小。 阻尼系數(shù)與品質(zhì)因數(shù)的關(guān)系為： ξ= 1 / ( 2Q ) (5)靈敏度 濾波電路由許多元件構(gòu)成，每個(gè)元件參數(shù)值的變化都會(huì)影響濾波器的性能。 對(duì)低通濾波器，通帶增益 Kp一般指 ω=0 時(shí)的增益； 高通指 ω→∞ 時(shí)的增益； 帶通則指 中心頻率 ω0處 的增益； 帶阻濾波器一般指 ω=0 ω→∞ 時(shí)的增益。 固有頻率 ω0為電路沒(méi)有損耗時(shí)，濾波器的諧振頻率，它只與濾波器的電阻、電容元件參數(shù)有關(guān)，對(duì)帶通、帶阻濾波器稱為中心頻率，復(fù)雜電路往往有多個(gè)固有頻率。 B 3dB dB ω ω0 ω1 ω2 阻帶 阻帶 20lgK(ω)/KP 0 (4) 帶阻濾波器（ BEF） 只允許通過(guò)某一頻段兩端以外的信號(hào) ,抑制或衰減此頻段內(nèi)的信號(hào)。 有源濾波器的分類 有源濾波器實(shí)際上是一種具有特定頻率響應(yīng)的放大器。因?yàn)?,采用運(yùn)放組成的有源濾波器具有體積小、重量輕、通帶內(nèi)的信號(hào)可以放大、精度高、性能穩(wěn)定、易于調(diào)試、可以多級(jí)相連、用 低階 來(lái)構(gòu)成 高階 濾波器等等優(yōu)點(diǎn) ,所以采用運(yùn)放組成的有源濾波器使用很廣泛 ,不足之處是通帶范圍小 ,適用于低頻、低壓、小功率場(chǎng)合。 無(wú)源濾波器 :由電阻、電容、電感等無(wú)源器件組成。 (2)按選擇物理量分類 濾波器可分為頻率選擇、幅度選擇、時(shí)間選擇（例如 PCM制中的話路信號(hào)）和信息選擇（例如匹配濾波器）等四類濾波器 。 在此強(qiáng)調(diào)一下 ,本課程所學(xué)濾波器屬于電濾波器 ,也稱模擬濾波器 ,將來(lái)信號(hào)處理再學(xué)習(xí)數(shù)字濾波器。具體講 ,濾波器是這樣一類電路 ,它有一個(gè)輸入信號(hào) (電壓或電流 )的端口和一個(gè)輸出信號(hào)的端口；對(duì)輸入的不同頻率的信號(hào)具有不同的或者說(shuō)是具有選擇性的響應(yīng) ,可以使所需要的頻率范圍的信號(hào)通過(guò) ,使所不需要的頻率范圍的信號(hào)受到阻止或抑制。隨著微電子學(xué)的發(fā)展，人們已經(jīng)可以把一些電阻和電容與運(yùn)放集成在一塊芯片上 構(gòu)成通用有源濾波器， 這種芯片集成度高，片內(nèi)集成了設(shè)計(jì)濾波器所需的電阻和電容，在應(yīng)用中只需極少數(shù)外部器件就可以很方便地構(gòu)成一個(gè)有源濾波器。當(dāng)然，對(duì)濾波器本身的研究仍在不斷進(jìn)行。自 60年代起由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、集成工藝和材料工業(yè)的發(fā)展，濾波器發(fā)展上了一個(gè)新臺(tái)階，并且朝著低功耗、高精度、小體積、多功能、穩(wěn)定可靠和價(jià)廉方向努力，其中小體積、多功能、高精度、穩(wěn)定可靠成為 70年代以后的主攻方向，導(dǎo)致 RC有源濾波器 、數(shù)字濾波器、 開(kāi)關(guān)電容濾波器和電荷轉(zhuǎn)移器等各種濾波器的飛速發(fā)展。在工程中 ,常用它來(lái)作信號(hào)處理、數(shù)據(jù)傳送、抑制干擾。如果沒(méi)有回路，偏置電流就會(huì)對(duì)雜散電容充電，使輸出電壓漂移得不到控制。 DATA GUARD 空 AD522基本連接方法 6 5 數(shù)據(jù)防護(hù) 地 基準(zhǔn) 輸出 12 引腳 6用于調(diào)整放大器 零點(diǎn) ； 14腳外接電阻 Rg 用于調(diào)整測(cè)量放大器的放大倍數(shù)； 11腳為參考端，用于調(diào)節(jié)輸出電平；12端可在輸出端接有遠(yuǎn)距離負(fù)載時(shí)用，可以消除壓降； 13腳為數(shù)據(jù)防護(hù)端，用于提高交流輸入的共模抑制比。 AD521的技術(shù)指標(biāo)見(jiàn) P50頁(yè)表 33 AD522主要可用于惡劣環(huán)境下要求進(jìn)行高精度數(shù)據(jù)采集的場(chǎng)合 。當(dāng) RS = 100 kΩ 177。 測(cè)量放大器集成芯片 AD521 AD521是集成測(cè)量放大器，采用 14 腳雙列直插式封裝。 恢復(fù)時(shí)間 恢復(fù)時(shí)間 —— 指放大器撤除驅(qū)動(dòng)信號(hào)瞬 間至放大器由飽和狀態(tài)恢 復(fù)到最終值所需的時(shí)間。 12位 A／ D 轉(zhuǎn)換器 增益為 1， 非線性偏差為 % 增益為 500， 非線性偏差為 % 結(jié)果： 相當(dāng)于把 12位 A/D轉(zhuǎn)換器變成 10位 以下的轉(zhuǎn)換器。 這個(gè)數(shù)字相當(dāng)于 12位 A／ D轉(zhuǎn)換器在滿量程為 10V的 8個(gè) LSB值 。 看圖中運(yùn)放 A4，它接成電壓跟隨器 ,也就是說(shuō)它的輸入電壓與輸出電壓大小相等 ,相位相同 ,而 A4的輸入電壓正好是共模信號(hào)分量 ,此分量通過(guò)跟隨器 A4傳遞給屏蔽體 ,這時(shí) ,屏蔽體和信號(hào)線間對(duì)交流共模信號(hào)（又稱為對(duì)地感應(yīng)信號(hào)）是 等電位 的 , C C2的分壓作用就不存在 ,降低了交流共模信號(hào)的干擾。在實(shí)際電路中由于線路阻抗不平衡，此時(shí)抑制交流共模信號(hào)干擾有個(gè)措施： 在其輸入端接一個(gè)輸入保護(hù)電路，并將信號(hào)線屏蔽。 (純差模信號(hào)是大小相等 ,相位相差 1800；純共模信號(hào)是大小相等，相位差為 00的信號(hào) ) 兩個(gè)技術(shù)問(wèn)題： 測(cè)量放大器的增益 由上式可知，調(diào)節(jié)外接電阻 Rg的大小，可以改變測(cè)量放大器的增益。 測(cè)量放大器： 具有高輸入阻抗、低輸出阻抗、強(qiáng)抗共模干擾、低溫漂、低失調(diào)電壓，廣泛用于放大 微弱信號(hào)。 常采用一組運(yùn)放構(gòu)成的 測(cè)量放大器 ,也稱 儀表放大器 來(lái)?yè)?dān)任此處的前置放大器?？? 查 儀 器 原 理 教師： 王旭 Email： 第三章 測(cè)量系統(tǒng)基本部件 在利用物探儀器進(jìn)行野外數(shù)據(jù)采集中 ,經(jīng)常會(huì)遇到被檢測(cè)的物理量經(jīng)過(guò)傳感器轉(zhuǎn)換成很微弱的微伏級(jí)模擬信號(hào) ,需要用放大器加以放大，此放大器也稱為 前置放大器 ,其作用有兩點(diǎn)： 一是將傳感器的高阻抗輸出變換為低阻抗輸出； 二是將傳感器輸出的模擬信號(hào)放大到 A/D轉(zhuǎn)換器的量程范圍之內(nèi)。 C的溫度漂移 ,所以不能直接用于放大微弱信號(hào)。 特點(diǎn) 那么選擇何種放大器來(lái)放大微弱信號(hào)？ 目前市場(chǎng)上的放大器有以下特點(diǎn)。 差動(dòng)放大器屬于直流放大器 ,它能放大差模信號(hào) ,抑制共模信號(hào)。 Ui1 Ui2 UO ⑵ 對(duì)交流共模信號(hào)來(lái)說(shuō)，由于輸入信號(hào)的傳輸線存在線阻 Ri Ri2和分布電容 C C2(因電容是隔直通交的 ,所以電容在直流共模信號(hào)中不起作用 )， Ri1 C1 、 Ri2 C2分別對(duì)地構(gòu)成回路 ,情況就不那么簡(jiǎn)單。由上圖 ,當(dāng) R1′ = R2 ′時(shí)，由于屏蔽層和信號(hào)線間對(duì)交流共模信號(hào)是等電位的 ,故C1 、 C2 的分壓作用不存在，從而降低共模干擾的影響。 例如 ： 一個(gè)溫漂 2?V/℃ 的測(cè)量放大器 ， 當(dāng)增益為 1000時(shí) ， 測(cè)量放大器的輸出電壓產(chǎn)生約 20mV的變化 。 非線性度 非線性度 —— 放大器實(shí)際輸出、輸入關(guān)系曲線與理想直線的偏差。 放大器輸出電壓 t U t U 驅(qū)動(dòng)信號(hào) 建立時(shí)間 誤差上偏差 誤差下偏差 當(dāng)增益 200時(shí) ， 為達(dá)到誤差范圍 %， 往往要求建立時(shí)間為 50?s ～ 100?s。 該指標(biāo)則是設(shè)計(jì)系統(tǒng)穩(wěn)壓電源的主 要依據(jù)之一。 1 2 3 4 5 6 7 8 10 11 12 13 14 +IN IN Rg 10KΩ U UOUT RS 100KΩ U+ 引腳 13用于外接電阻RS， 用于對(duì)放大倍數(shù)進(jìn)行微調(diào)。 測(cè)量放大器的放大倍數(shù)按如下公式計(jì)算： gSINO U TRRUUG ??其放大倍數(shù)可在 1～ 1000的范圍內(nèi)調(diào)整 。 AD522 1 2 3 4 5 6 7 14 13 1