自己整理的RC低通滤波器设计与RC振荡电路

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。当适当调整负反馈的强弱,使AV的值略大于3时,其输出波形为正

弦波,如AV的值远大于3,则因振幅的增长,致使波形将产生严重的非线性失真。 4.稳幅措施

对于图XX_01所示的电路,调整R1或Rf可以使输出电压达到或接近正弦波。然而,由于温度、电源电压或者元件参数的变化,将会破坏AVFV=1的条件,使振幅发生变化。当AVFV增加时,将使输出电压产生非线性失真;反之,当AVFV减小时,将使输出波形消失(即停振)。因此,必须采取措施,使输出电压幅度达到稳定。

实现稳幅的方法是使电路的Rf/R1值随输出电压幅度增大而减小。例如,Rf用一个具有负温度系数的热敏电阻代替,当输出电压 热敏电阻Rf减小,放大器的增益

增加使Rf的功耗增大时,

的幅值下降。如果参

下降,使

数选择合适,可使输出电压幅值基本恒定,且波形失真较小。同理,R1用一具有正温度系数的电阻代替,也可实现稳幅。稳幅的方法还很多,读者可自行分析。 ① 这种振荡器又叫文氏电桥(Wien-bridge)振荡电路。

RC低通滤波器 1、电路的组成

所谓的低通滤波器就是允许低频信号通过,而将高频信号衰减的电路,RC低通滤波器电路的组成如图3-17所示。

2、电压放大倍数

在电子技术中,将电路输出电压与输入电压的比定义为电路的电压放大倍数,或称为传递函数,用符号Au来表示,在这里Au为复数,即

令 ,则

(3-19)

的模和幅角为

(3-20)

(3-21)

式3-19称为RC低通电路的频响特性,式3-20称为RC低通电路的幅频特性,式3-21称为RC低通电路的相频特性。在电子电路中,描述电路幅频特性和相频特性的单位通常用对数传输单位分贝。

3、对数传输单位分贝(dB)的定义

在电信号的传输过程中,为了估计线路对信号传输的有效性,经常要计算 的值。式中的P0和Pi

分别为线路输出端和输入端信号的功率。当多级线路相串联时,总的 的值为:

对上式取对数可简化计算,利用对数来描述的 ,被定义为对数传输单位贝尔(B)。即

(3-22)

贝尔的单位太大了,在实际上通常用贝尔的十分之一为计量单位,称为分贝(dB)。即,1B=10dB。

因为 ,所以,对于等电阻的一段网络,贝尔也可用输出电压和输入电压的比来定义。即

(3-23)

当电压放大倍数用dB做单位来计量时,常称为增益。根据增益的概念,我们通常将对信号电压的放大作用是100倍的电路,说成电路 的增益是40dB,电压放大作用是1000倍的电路,说成电路的增益是60dB,当输出电压小于输入电压时,电路增益的分贝数是负值。例-20dB说明输 入信号被电路衰减了10倍。

4.低通滤波器的波特图

利用对数传输单位,可将低通滤波器的幅频特性写成

(3-24)

下面分几种情况来讨论低通滤波的幅频特性: (1)当f等于通带截止频率fP时 当f=fP时,式3-24变成

(3-25)

由上式可得通带截止频率fP的物理意义是:因低通电路的增益随频率的增大而下降,当低通电路的增益下降了3dB时所对应的频率就是通带截止频率fP。若不用增益来表示,也可以说,当电路的放大倍数下降到原来的0.707时所对应的频率。对于低通滤波器,该频率通常又称为上限截止频率,用符号fH来表示。根据fP的定义可得fH的表达式为:

(3-26)

(2)当f>10fP时

当f>10fP时,式3-24中的 项比10大,公式中的1可忽略,式3-24的结果为

(3-27)

3-27式说明频率每增加10倍,增益下降20dB,说明该电路对高频信号有很强的衰减作用,在幅频特性曲线上,3-27式称为-20dB/十倍频线。

(3)当f<0.1fP时

当f<0.1fP时,式3-24中的 项比0.1小,可忽略,式3-24的结果为0dB。说明该电路对低频信号没

有任何的衰减作用,低频信号可以很顺利的通过该电路,所以该电路称为低通滤波器。

根据上面讨论的结果所画的幅频特性曲线称为波特图,RC低通滤波器的波特图如图3-18所示。

图3-18的上部是幅频特性,下部是相频特性。幅频特性中的曲线是按3-24式画的波特图,折线则是利用0dB线和十倍频20dB线所作的近似画法

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