信号的处理与变换
频率特性
放大电路中由于电抗元件等的存在,输入信号频率过低或过高时,放大倍数变小,且产生相移,即放大倍数是信号频率的函数。此函数关系称为频率响应或频率特性。
高通电路。
输入频率越高,输出电压越接近输入电压。
\(\dot A_u = \frac{\dot U_o}{\dot U_i} = \frac{R}{R+\frac{1}{j\omega C}}=\frac{1}{1 + \frac{1}{j\omega RC}}\)
令时间常数 \(\tau = RC\),\(\omega_L = \frac{1}{RC} = \frac{1}{\tau}\),\(f_L = \frac{\omega_L}{2\pi} = \frac{1}{2\pi \tau} = \frac{1}{2\pi RC}\)
则 \(\dot A_u = \frac{1}{1 + \frac{\omega_L}{j\omega}} = \frac{1}{1+\frac{f_L}{jf}} = \frac{j\frac{f}{f_L}}{1 + j\frac{f}{f_L}}\)
幅频特性:\(|\dot A_u| = \frac{\frac{f}{f_L}}{\sqrt{1+(\frac{f}{f_L})^2}}\),这个是用上式复数相除模长相除算的
相频特性:\(\varphi = 90° - \arctan\frac{f}{f_L}\)
称 \(f_L\) 为下限(截止)频率,该频率下 \(|\dot A_u|\) 幅值下降到 70.7%,相移为 +45°。
低通电路。
输入频率越低,输出电压越接近输入电压。
\(\dot A_u = \frac{\dot U_o}{\dot U_i} = \frac{\frac{1}{j\omega C}}{R+\frac{1}{j\omega C}}=\frac{1}{1 + j\omega RC}\)
令时间常数 \(\tau = RC\),\(\omega_H = \frac{1}{RC} = \frac{1}{\tau}\),\(f_H = \frac{\omega_H}{2\pi} = \frac{1}{2\pi \tau} = \frac{1}{2\pi RC}\)
则 \(\dot A_u = \frac{1}{1 + \frac{j\omega}{\omega_H}} = \frac{1}{1+j\frac{f}{f_H}}\)
幅频特性:\(|\dot A_u| = \frac{1}{\sqrt{1+(\frac{f}{f_H})^2}}\)
相频特性:\(\varphi = - \arctan\frac{f}{f_H}\)
称 \(f_H\) 为上限(截止)频率,该频率下 \(|\dot A_u|\) 幅值下降到 70.7%,相移为 -45°。
放大电路的通频带 \(f_{bw} = f_H-f_L\)。