第三信号放大与处理7精读.ppt

由衰减函数 可知 将jΩ解析延拓到S域 其中 上式在左半平面的零点是 滤波器极点。 2．切比雪夫逼近 切比雪夫函数定义 则特征函数为 可得切比雪夫衰减函数为 与巴特沃斯类似， 巴特沃斯相同。 代入上式，得 可求出 作业： 3-7、3-8 生物医学电子学 第三章 生理参数测量与处理 Biomedical Electronics 第一节 生理参数测量放大器 第二节 模拟滤波器设计 3.2.7 移相滤波器 移相滤波器通常用于以下情况： 1)信号传输过程中产生相位畸变，造成信号失真或码间干扰，影响正确接收或解调，用移相滤波器进行相位校正。 2)为达到特定目的，要求设计制作能够实现一定规律的相移器。 全通可以看成是在全频域内幅频特性恒定的一种滤波器，其相移按一定规律随频率变化，很适宜用作相移器。 1、一阶移相滤波器 传递函数为 2、二阶相移滤波器 其幅频特性、相频特性为 传递函数为 与标准传递函数比较，要使电路为全通，需 对应得滤波参数为 相频特性如图所示 例3.6 使用二阶移相电路作QRS波检测 心率的测量可通过计数QRS波来完成，QRS波通常从心电信号中提取，提取方法有多种，下图为利用移相器提取QRS波的方法示意图。 心电信号中除含有QRS波之外，还有T波和P波，T波与P波的存在对心率计数形成干扰。由于QRS波的中心频率约17Hz，带宽约6Hz，而T波与P波频率一般在7Hz以下，设计移相滤波器，使干扰成份相移180o，信号成份相移360o ，然后与初始信号相加，最终干扰抵消，信号增加。 滤波参数设计如下： 选择C =1μF，由滤波参数可求出其它元件值 电路及相频特性下图所示。 由 输入端的对称，取R1=R4=2R2 ，并考虑运放 电路及相频特性如图。对应QRS波的频率为f／f0 3，相应的相移接近2π。对于干扰频率f／f0 ≈1，相应相移为π 。所以移相器输出的信号与未经移相而同比放大原信号叠加后，QRS波的幅度大大提高，其它干扰波被充分抑制，可大大提高心率检测的准确性。 由相频特性可知，当Q较高时在f0附近频率相移 - 180o，其它接近零相移，因而 50Hz干扰经相移后，再与原信号相加被抵消，而心电信号被增强，进而改善了信噪比。 例3.7 移相器抑制心电测量中的50Hz干扰 设计二阶移相滤波器参数为： 电路参数计算如下： 心电测量中的50Hz干扰抑制电路 3.2.8 开关电容滤波器 开关电容滤波器是利用开关电容网络构成的滤波器。 与RC有源滤波器相比，容易实现单片集成化，当时钟频率一定时其特性仅取决于电容比值，因而同样做成集成器件时，精度比RC有源滤波器高。 与数字滤波器相比，开关电容滤波器可以直接处理连续信号而不用A／D、D／A变换器，和数字滤波器一样，容易实现程序控制。 1．开关电容网络的基本概念 开关电容网络是由MOS电容、开关和运放组成的集成化网络，简称SC网络。它是通过电容的储能、开关的倒换以及在运放的隔离和放大作用下，进行信号传递和处理的电路。 2．开关电容等效电阻的概念 用开关和电容组成的电路能够等效电阻的作用，因此RC有源网络能够完成的滤波作用完全可以由开关电容网络来完成。 开关电容的基本结构是电路两节点间连接有带高速转换开关的电容器，通常有串联型、并联型两种，电路结构如图。 （1）串联型电路，开关S接输入端1时，电容C被短路；接输出端2时，电容C上将存贮电荷 设开关转换周期为Tc，则在一周期内，输入端流向输出端的平均电流为 其中fc为开关的转换频率，当fc 足够高时，认为这个过程是连续的，好象输入端与输出端之间存在一个等效电阻Req （2）并联型电路，当开关S接1时，C被u1充电，C上的电荷为cu1 ；当S接2时，C对u2放电，所以由输入到输出的电荷仍为 等效电阻仍为 因此一个周期的平均电流为 在实际电路中，开关S由MOS管构成，为了减小MOS开关分布电容的影响，电路通常接成下面两种形式，MOS管分别由频率相同而相位相反的双相时钟脉冲φ1和φ2控制。 （a）串联型 φ1高电平时，T1、T2导通，用开关1表示；T3、T4截止，用开关2表示，C串于u1与u2之间；当φ2高电平时，T3、T4导通，开关2闭合，T1、T2 截止，开关l断开，C短接。等效电路与串联型相同，为一等效电阻，因此可用电路取代一电阻。 （b）并联型 φ1高电平时，Tl、T4导通，为开关l，T2、T3截止，为开关2，电容C正向充电； φ2高电平时，T1、T4截止，开关