1、模擬電子技術 運放 濾波 直流穩壓電源vo+PN+VCCVEE vo+PN+VCCVEE1. 運放符號運放符號2. 電壓傳輸特性電壓傳輸特性 vo= f (vi)線性區：線性區：vo = Avo( (v+ v-)非線性區：非線性區：v+ v 時，時， vo = +Vom v+ v 時，時， vo = +Vomv+ 0時，時，| A(j )| 衰減很快衰減很快 顯然，電路能使低于顯然，電路能使低于 0的信號的信號順利通過，衰減很小，而使高于順利通過，衰減很小，而使高于 0的信號不易通過，衰減很大，的信號不易通過，衰減很大，稱一稱一 階有源低通濾波器。階有源低通濾波器。 一階一階二階二階 幅頻特性

2、幅頻特性f21uA 0| Auf | A(j ) | O 一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢一階有源濾波電路通帶外衰減速率慢(-20dB/十倍頻十倍頻程程)，一般用在對濾波要求不高的場合。為了改善濾波，一般用在對濾波要求不高的場合。為了改善濾波效果，使效果，使 0 時信號衰減得更快些，常將兩節時信號衰減得更快些，常將兩節RC濾濾波環節串接起來，組成二階有源低通濾波器。波環節串接起來，組成二階有源低通濾波器。(2) 二階低通濾波電路二階低通濾波電路1fPoF1)()(RRsVsVAV)(/1/1)(APsVsCRsCsV 對于濾波電路，有對于濾波電路，有RsVsV)()(Ai sCsVsV/1)(

3、)(oA 0)()(PA RsVsV得濾波電路傳遞函數得濾波電路傳遞函數)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV （二階）（二階）F0VAA RC1c 令令稱為稱為 通帶增益通帶增益)()()(iosVsVsA 2FF)()-(31sCRsCRAAVV F31VAQ 稱為稱為 特征角頻率特征角頻率稱為稱為 等效品質因數等效品質因數則則2cn22c0)( sQsAsA濾波電路才能穩定工作。濾波電路才能穩定工作。時時，即即當當 3 03 FF VVAA注意：注意：4. 有源高通濾波電路有源高通濾波電路(1) 一階高通濾波電路一階高通濾波電路uiuoRFCR+ R1+

4、01F1Fioj11j111 RRRCRRUU頻率頻率角角稱為截止稱為截止RC1: 式中0 （低通濾波器中（低通濾波器中R R、C C位置互換即可）位置互換即可） 可見，電路使頻率大于可見，電路使頻率大于 0 的信號通過的信號通過 ，而小于，而小于 0 的信號被的信號被阻止，稱為阻止，稱為有源高通濾波器有源高通濾波器。 ,0時時當當 ,時時當當 20f)(1)(juAAf)(juAA0)(jA01Fioj11)(j)(j)(jRRUUA0fj1uA其模為其模為,0時時當當 2)(jfuAA 幅頻特性幅頻特性f21uA 0| Auf | A(j ) | O(2) 二階高通濾波電路二階高通濾波電路

5、可由低通和高通串聯得到可由低通和高通串聯得到必須滿足必須滿足11H1CR 低通截止角頻率低通截止角頻率22L1CR 高通截止角頻率高通截止角頻率HL 5. 有源帶通濾波電路有源帶通濾波電路例例:可由低通和高通并聯得到可由低通和高通并聯得到必須滿足必須滿足HL 6. 有源帶阻濾波電路有源帶阻濾波電路6. 有源濾波電路設計方法有源濾波電路設計方法（1）關于濾波器類型的選擇）關于濾波器類型的選擇（2）級數的選擇）級數的選擇 主要根據對帶外衰減特殊性的要求來確定。每一階低主要根據對帶外衰減特殊性的要求來確定。每一階低通或高通電路可獲得通或高通電路可獲得-20dB每十倍頻程的衰減。每十倍頻程的衰減。（3

6、）運放的選擇）運放的選擇 在無特殊要求的情況下，可選用通用型運算放大器，運在無特殊要求的情況下，可選用通用型運算放大器，運放的開環增應在放的開環增應在80dB 以上。如果濾波器的輸入信號較小，例以上。如果濾波器的輸入信號較小，例如在如在10mV以下，則選低漂移運放。以下，則選低漂移運放。 一般設計濾波器時都要給定截止頻率一般設計濾波器時都要給定截止頻率fc (c)、帶內增益、帶內增益Av，以及品質因數以及品質因數Q（二階低通或高通一般為（二階低通或高通一般為0.707）。在設計時）。在設計時經常出現待確定其值的元件數目多于限制元件取值的參數之經常出現待確定其值的元件數目多于限制元件取值的參數之

7、數目，因此有許多個元件均可滿足給定的要求，這就需要設數目，因此有許多個元件均可滿足給定的要求，這就需要設計者自行選定某些元件值。計者自行選定某些元件值。一般從選定電容器入手，因為電一般從選定電容器入手，因為電容標稱值的分檔較少，電容難配，而電阻易配，容標稱值的分檔較少，電容難配，而電阻易配，可根據工作可根據工作頻率范圍按照表頻率范圍按照表1初選電容值。初選電容值。f(110)Hz（10102）Hz（102103）Hz（110）KHz（10102）KHz （102103）KHzC(2010)F（100.1）uF（0.10.01）uF（104103）pF（103102）pF（10210）pF表表1

8、 濾波器工作頻率與濾波電容取值的對應關系濾波器工作頻率與濾波電容取值的對應關系（4）元器件的選擇）元器件的選擇例：試用集成運放設計一截止頻率例：試用集成運放設計一截止頻率fc=100Hz的二階低通巴特沃斯的二階低通巴特沃斯濾波器，要求：（濾波器，要求：（1）選擇運放；（）選擇運放；（2）選擇和計算全部電阻、電）選擇和計算全部電阻、電容參數。容參數。設計步驟：設計步驟：（1）選擇運放：選擇通用型運放，）選擇運放：選擇通用型運放， 如如LF412（2）選擇電容器容量，計算電阻阻值）選擇電容器容量，計算電阻阻值f(110)Hz（10102）Hz（102103）Hz（110）KHz（10103）KHz

9、 （102103）KHzC(2010)F（100.1）uF（0.10.01）uF（104103）pF（103102）pF（10210）pF參考此表，可選參考此表，可選C1=C2=0.33uFcfRC21c由由得得KCfRc.8421選擇標準電阻選擇標準電阻R=4.7千歐千歐階數n2468增益G一級1.5861.1521.0681.038二級2.2351.5861.377三級2.4831.889四級2.610表表2 巴特沃斯低通、高通電路階數巴特沃斯低通、高通電路階數n與增益與增益G之關系之關系由表由表2可知：可知：2階巴特沃斯濾波器增益為階巴特沃斯濾波器增益為A0=AVF=1.586若取若取R

10、1=68千歐，則千歐，則 Rf=（AVF-1)R1=39.8千歐千歐功能：功能：把交流電壓變成穩定的大小合適的直流電壓把交流電壓變成穩定的大小合適的直流電壓u4uou3u2u11. 單相橋式整流電路單相橋式整流電路22DLOIII2DRM2VV2202LO9 . 022dsin21VVttVVV（流過負載的（流過負載的平均電流平均電流）L2LL9 . 0RVRVIIOO 2. 電容濾波器電容濾波器 v2正半周時，當正半周時，當v2 vC時，二極管時，二極管D1D3導通，導通，電電源在給負載源在給負載RL供電的同時也給電容充電，供電的同時也給電容充電， vC 增加，增加，vo= vC 。 v2負

11、半周時，當負半周時，當| v2| vC時，二極管時，二極管D2D4導通。導通。vo22V22Vv tO tO25)(3LTCR 一一般般取取近似估算取：近似估算取： Vo = 1. 2 V2 ( 橋式）橋式）3. 穩壓電路穩壓電路+UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流調壓限流調壓穩壓電路穩壓電路（1）穩壓管穩壓）穩壓管穩壓（2）集成穩壓芯片穩壓）集成穩壓芯片穩壓單片集成穩壓電源，具有體積小單片集成穩壓電源，具有體積小, ,可靠性高可靠性高, ,使用靈活使用靈活, ,價格低廉等優點。價格低廉等優點。最簡單的集成穩壓電源只有輸入，輸出和公共引出端最簡單的集成穩壓電源只有輸入，輸出和公共引出端,故故稱之為三端集成穩壓器。稱之為三端集成穩壓器。1. 分類分類兩位數字為輸出電壓值兩位數字為輸出電壓值三三端端穩穩壓壓器器輸出固定電壓輸出固定電壓輸出正電壓輸出正電壓78XX 輸出負電壓輸出負電壓79XX （1. 25 37 V 連續可調）連續可調）W7800系列穩壓器外形系列穩壓器外形1輸入端輸入端3 公共端公共端2 輸出端輸出端W7900系列穩壓器外形系列穩壓器外形1 公共端公共端3輸入端輸入端2