全国大学生电子设计竞赛训练教程-3.4 信号处理电路.doc

全国大学生电子设计竞赛训练教程中的3.4章节主要讲解了信号处理电路，这些电路在电子设计领域至关重要，常用于各种信号的处理和转换。信号处理电路主要包括信号放大、滤波、阻抗匹配、电平变换、非线性补偿、电流/电压转换以及电压/频率转换等功能。 3.4.1部分介绍了有源滤波电路。滤波电路的主要作用是"选频"，即允许特定频率的信号通过，而衰减其他频率的信号。在无线电通信、自动测量和控制系统中，滤波电路广泛应用于模拟信号处理，例如数据传输和干扰抑制。根据工作频率范围，滤波器可以分为四类：低通滤波器（LPF）、高通滤波器（HPF）、带通滤波器（BPF）和带阻滤波器（BEF）。图3.4.1展示了一个由运算放大器和RC网络组成的有源低通滤波器，其中参数可以根据需要调整以设定截止频率。 3.4.2部分涉及电压/频率和频率/电压变换电路。电压—频率变换器（VFC）能够将输入的电压信号转换为相应的频率信号，输出频率与输入电压成正比，常用于调频、调相、模/数转换（A/D）、数字电压表等应用。VFC电路通常由积分器、电压比较器和自动复位开关电路组成，不同之处在于复位方法和时间。集成的V/F、F/V转换器因其高精度、高线性度、低温度系数、低功耗和宽动态范围等优点，广泛应用于数据采集、自动控制和智能测量设备中。 图3.4.3展示了采用多谐振荡器CA3130的电压-频率转换器电路，其输入电压范围为0~10V，输出频率范围为0~10kHz，转换灵敏度为1kHz/1V。图3.4.4和图3.4.5分别展示了用比较器和施密特反相器组成的压控振荡器和频率-电压转换器，这些电路通过不同的机制实现电压和频率之间的转换。 3.4.3部分讨论了电流-电压变换电路。这种电路可以将微小的电流转换为电压输出，例如图3.4.6所示的电路可将5pA的电流转换为5V的电压。通过调整电路中的电阻，可以适应不同电流级别的转换，例如将毫安级电流转换为几伏的电压。 本章节涵盖了电子设计中信号处理的关键技术，包括滤波、频率与电压的相互转换以及电流-电压转换，这些都是电子系统设计和优化中不可或缺的部分。对于参加全国大学生电子设计竞赛的学生来说，理解和掌握这些知识对于成功完成项目至关重要。