频率变换电路.
《频率变换电路》课件
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
杂散抑制性能
总结词
杂散抑制性能是衡量频率变换电路性能的重要指标，它反映了电路抑制杂散信号的能力。
详细描述
杂散信号是指与所需输出信号无关的干扰信号，杂散抑制性能越好的频率变换电路，能够更好地抑制 杂散信号，提高输出信号的质量。杂散抑制性能的优劣直接影响到频率变换电路的性能和输出信号的 质量。
动态范围与线性度
实现方式
频率变换电路可以通过不同的方式实现，如通过RC电路、LC 电路、晶体管等元件实现。不同的实现方式具有不同的特点 和适用范围。
频率变换电路的应用场景
应用场景
频率变换电路广泛应用于通信、雷达、导航、电子对抗等领域。例如，在通信领域中，通过频率变换电路可以将 信号从低频搬移到高频，实现信号的传输和接收。在雷达和导航领域中，频率变换电路用于实现信号的调制和解 调，以实现对目标的探测和定位。
数字信号处理器的DDS技术
利用直接数字合成技术，产生任意波形和频 率的信号。
数字信号处理器的滤波器设计
利用数字滤波器对信号进行滤波处理，实现 特定频率范围的信号提取或抑制。
基于FPGA/ASIC的频率变换
FPGA/ASIC的定制设计
01
根据具体应用需求，定制具有特定功能的频率变换电路。
FPGA/ASIC的高速采样技术
《频率变换电路》PPT课件
目 录
• 频率变换电路概述 • 频率变换电路的类型 • 频率变换电路的实现方法 • 频率变换电路的性能指标 • 频率变换电路的设计与优化 • 频率变换电路的发展趋势与展望
调制解调电路
第六章 频谱变换电路⎩⎨⎧非线性：调频、限幅频线性：调幅、混频、倍6.1概述频谱变换电路：频谱搬移，使之适合于传输.具备将输入信号频谱进行频谱变换，以获取具有所需频谱的输出信号这种功能的电路就叫做频谱变换电路。
6.2乘法器变跨导式模拟乘法器是以恒流源式差动放大电路为基础，并采用变换跨导的原理而形成的。
变跨导式模拟乘法器（恒流源式差分放大器）双入双出()()EQT EQT b b be i beco I U I U r r u r R u βββ+≈++=⋅-='111()21I U Tβ+= ∴I u U R u i TCo ⨯⋅-≈12若I u i ∞2成正比，则21i i o u u u ⨯∞ei e BE i e R u R u u I I 232≈-==∴21212i i e i i TC o U U R R u u U R u ⋅⋅=⋅⋅-=跨导222121i eI T T TEQ m u R UU U IU I g ∞⋅===∴称为变跨导乘法器.6.3调幅波一、幅度调制（AM ）()t u Ω－低频 ()t u c －高频定义：用()t u Ω去控制()t u c 的幅度，使幅度()t u Ω∞，称为调制称()t u Ω为调制信号，()t u c 为载波信号.1、 调幅特性.令()t U t u m Ω=ΩΩcos ()t w U t u c cm c cos = 则)()t w t M U t u c a cm AM cos cos 1⋅Ω+=其中cmm a U U k M Ω⋅=称为调制指数.（k 由电路决定的一个常数）()t w t M U t w U t u c a cm c cm AM cos cos cos ⋅Ω⋅⋅+⋅=()()[]t w t w M U t w U c c a cm c cm Ω-+Ω+⋅⋅+⋅=cos cos 21cos∴调幅波有3个频率分量c w 、Ω+c w 、Ω-c w .称Ω+c w 为上边频，Ω-c w 为下边频m AM B Ω=2载波不携带()t u Ω的信息，而且占用较大的发射功率，可以只发射边带。
电压频率和频率电压转换电路的设计讲解
设计一个V/F转换器，研究其产生的输出电压的频率随输入电压幅度的变化关系。
1 绪论（1）电压/频率转换即v/f转换，是将一定的输入信号按线性的比例关系转换成频率信号，当输入电压变化时，输出频率也响应变化。
它的功能是将输入直流电压转换频率与其数值成正比的输出电压，故也称电压控制振荡电路。
如果任何一个物理量通过传感器转换成电信号后，以预处理变换为合适的电压信号，然后去控制压控振荡电路，再用压控振荡电路的输出驱动计数器，使之在一定时间间隔内记录矩形波个数，并用数码显示，那么可以得到该物理量的数字式测量仪表。
图1 数字测量仪表电压/频率电路是一种模/数转换电路，它应用于模/数转换，调频，遥控遥测等各种设备。
（2）F/V转换电路F/V转换电路的任务是把频率变化信号转换成按比例变化的电压信号。
这种电路主要包括电平比较器、单稳态触发器、低通滤波器等电路。
它有通用运放F/V转换电路和集成F/V转换器两种类型。
1.1设计要求设计一个将直流电压转换成给定频率的矩形波的电路,要求包括：积分器；电压比较器和一个将给定频率的矩形波转换为直流电压的电路，要求包括：过零比较器、单稳态触发器、低通滤波器等。
1.2 设计指标(1）输入为直流电压0-10V，输出为f=0-500Hz的矩形波。
（2）输入ui是0~10KHZ的峰-峰值为5V的方波，输出uo为0~10V的直流电压。
2 设计内容总体框图设计2．1 V/F转换电路的设计2.1.1 工作原理及过程积分器和滞回比较器首尾相接形成正反馈闭环系统，如图 2所示，比较器输出的矩形波经积分器积分可得到三角波，三角波又触发比较器自动翻转形成矩形波，这样便可构成三角波，矩形波发生器。
由于采用集成运放组成的积分电路，因此可以实现恒流充电，能够得到比较理想的矩形波。
通过分析可知，矩形波幅值大小由稳压管的稳定电压值决定，即方波的幅值OLM Z V V =± 。
矩形波的振荡频率 2.1.2 模块功能积分器：积分电路可以完成对输入电压的积分运算，即输入电压与输出电压的积分成正比。
fpga 频率变换 实现方法
fpga 频率变换实现方法
FPGA（现场可编程门阵列）是一种可以进行并行处理的集成电路，其频率
变换可以通过以下几种方法实现：
1. 时钟分频器：FPGA内部通常包含一些内置的时钟分频器，可以将输入的时钟信号进行分频，从而得到不同频率的输出信号。
在FPGA开发工具中，可以通过配置时钟分频器的参数来改变分频比，从而实现频率变换。
2. 时钟生成器：FPGA内部还可以生成一些高精度的时钟信号，这些时钟信号可以通过配置时钟生成器的参数来改变其频率。
在FPGA开发工具中，可以使用内建的时钟生成器来生成所需的时钟信号。
3. 数字控制振荡器（Digital Controlled Oscillator，DCO）：DCO是一种数字控制的振荡器，可以通过改变控制字来改变其振荡频率。
在FPGA开发工具中，可以通过配置DCO的参数来改变其振荡频率，从而实现频率变换。
4. 查找表（LUT）：FPGA内部还可以使用查找表来实现频率变换。
查找表可以根据输入的地址选择相应的输出值，从而实现不同的频率变换。
在FPGA开发工具中，可以通过配置查找表的参数来改变输出值，从而实现频率变换。
5. 硬件描述语言：在FPGA开发过程中，可以使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）来实现频率变换的逻辑电路。
通过编写相应的代码，可
以实现不同的频率变换功能。
在FPGA开发工具中，将代码进行编译和综合后生成相应的配置文件，然后将配置文件下载到FPGA中即可实现频率变换。
以上是FPGA实现频率变换的几种常见方法，具体实现方式可以根据实际需求和开发环境进行选择。
单相交--交变频电路
单相交--交变频电路交—交变频电路是一种可直接将某固定频率交流电变换成可调频率交流电的频率变换电路，无需中间直流环节。
与交—直—交间接变频相比，提高了系统变换效率。
又由于整个变频电路直接与电网相连接，各晶闸管元件上承受的是交流电压，故可采用电网电压自然换流，无需强迫换流装置，简化了变频器主电路结构，提高了换流能力。
定义：输出电路，但其基础是三相输入-单相输出电路。
当正组变流器工作在整流状态时、反组封锁，以实现无环流控制，负载Z上电压为上（+）、下（-）；反之当反组变流器处于整流状态而正组封锁时，负载电压为上（-）、下（+），负载电压交变。
若以一定频率控制正、反两组变流器交替工作（切换），则向负载输出交流电压的频率就等于两组变流器的切换频率，而输出电压大小则决定于晶闸管的触发角。
三相晶闸管可控整流桥单相负载电流型电压型调制。
在半个周期内让P组 a 角按正弦规律从90°减到0°或某个值，再增加到90°，每个控制间隔内的平均输出电压就按正弦规律从零增至最高，再减到零。
另外半个周期可对N组进行同样的控制。
uo由若干段电源电压拼接而成，在uo的一个周期内，包含的电源电压段数越多，其波形就越接近正弦波。
在无环流工作方式时，变频电路正、反两组变流器轮流向负载供电。
t1~t3期间：io正半周，正组工作，反组被封锁。
t1~t2：uo和io均为正，正组整流，输出功率为正。
t2~t3：uo反向，io仍为正，正组逆变，输出功率为负。
t3~t4：uo和io均为负，反组整流，输出功率为正。
t4~t5：uo反向，io仍为负，反组逆变，输出功率为负。
单相交-交变频电路输出电压和电流的波形如图所示。
一周期的波形可分为6段。
第1段io<0，uo>0，反组逆变；第2段电流过零，无环流死区；第3段io>0，uo>0，正组整流；第4段io>0，uo<0，正组逆变；第5段电流过零，无环流死区；第6段io <0，uo<0，反组整流。
频率变换电路
2．普通（双边带）调幅波——DSB 设：（低频）调制信号为单音频信号为： uΩ(t)＝UΩmcosΩt＝UΩmcos2πFt （高频）载波信号为: uC(t)＝UcmcosωCt＝Ucmcos2πfCt
（ F —为低频调制信号频率；fC—高频载波频率。且F <<fC）
调幅电路如图所示：（UQ——直流电压）
uc
X Am X Y
+
Y
uo
uΩ_
UQ
+ _
调幅波输出为：
uAM(t)＝Am﹛UQ+ uΩ(t)﹜ uC(t) ＝Am Ucm(UQ＋UΩmcosΩt)cosωCt ＝Am UcmUQ（1+macosΩt）cosωCt ＝ Umo（1+macosΩt）cosωCt
44
（2）满足多路复用的要求
——多套广播电台或电视频道的节目信号要发射时，接
收机可以将它们接收下来，并能区分开来。
广播电台音频信号频率（20Hz～20kHz）范围，电视 台视频图像信号频率在（0～6MHz）范围，如果同时发送， 就会出现频谱混叠的现象，接收机无法区分，也无法将信 号彼此分开，不能实现多路复用。
得频谱图：
ui
o
u2
f fC
o F
u0
o
f fC-F fC fC+F f
uAM(t)组成——1）载波成分：UcmcosωCt； 2）差频(ωC－Ω)成分： maUcmcos(ωC－Ω)t， 也称为“下边频”或“下边带”； 3）和频(ωC＋Ω)成分： maUcmcos(ωC＋Ω)t， 也称为“上边频”或“上边带”。
第10讲非线性电路分析方法
非线性电路分析方法
g（t）与u1的乘积也会产生频率组合，
nω2±ω1,n=0,1,2,…。
特别的， u1当为低频信号时，频率组 合中频差加大，便于滤波。
注意 线性时变分析的关键是u1足够小。
非线性电路分析方法
10.4 单向开关函数
VD
iD
＋
＋
u1
－
＋ u2
uD u1 u2
H(j)
uo
－
－
图10-2 单二极管电路
f ( EQ u2 )
an
u 2n 2
n0
unan u2n 1
n 1
f (时E变Q 系数u2 ) 2!
时C变nm参 2量an u2n 2
n2
非线性电路分析方法
i I0(t) g(t)u1
I0（t）：u1 =0时的电流，
称时变静态电流。
g（t）：增量电导在u1 =0时的数值
(2n+1)ω2±ω1,n=0,1,2,…。
非线性电路分析方法
减少输出信号中无用的组合频率分量
思路 （1）从非线性器件的特性考虑。 （2）从电路结构考虑。 （3）从输入信号的大小考虑。
非线性电路分析方法
① 采用具有平方律特性的场效应管代替晶体管。 ② 采用多个晶体管组成平衡电路。 ③ 使晶体管工作在线性时变状态或开关状态,
1 2
2
cos2t
2
3
cos 32t
2
5
cos 52t
(1)n1
(2n
2
1)
cos(2n
1)2t
iD
gD[
1 2
2
cos2t
2
3
cos
32t
555 电压频率变换电路的设计
长沙学院课程设计说明书题目125电压频率变换器的设计系(部) 电子与通信工程专业(班级)姓名学号指导教师起止日期模拟电路课程设计任务书（20）一．设计题目电压频率变换器的设计二．技术参数和设计要求1. 技术参数（1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。
（2）vi变化范围为0～10V。
（3）fo变化范围为0～10kHz。
（4）转换精度<1%。
2. 设计要求（1）画出电路原理图或仿真电路图；（2）元器件及参数选择；（3）电路仿真与调试；（4）PCB文件生成与打印输出；（5）编写设计报告：包括设计与制作的全过程，附上有关资料和图纸，有心得体会。
（6）答辩，在规定时间内完成叙述并回答问题。
三．设计工作量设计时间一周，2012年下学期进行。
四．工作计划星期一：布置设计任务，查阅资料；星期二~星期四：设计方案论证，进行电路设计，计算并选择电路元件及参数；星期五：撰写设计报告及使用说明书，进行个别答辩。
五．参考资料1．彭介华，《电子技术课程设计指导》，北京：高等教育出版社，1997；2．高吉祥，《电子技术基础实验与课程设计》，北京：电子工业出版社，2005；3．童诗白，《模拟电子技术基础》，北京：高等教育出版社，1988；4．康华光，《电子技术基础——模拟部分》，北京：高等教育出版社，2006六．指导教师马凌云七．系部审批长沙学院课程设计鉴定表目录一．技术参数和设计要求 (4)1.1. 技术参数 (4)1.2 设计要求 (4)二．设计思路 (4)三．单元电路设计 (6)3.1积分器的设计： (6)3.2单稳态触发器的设计 (6)3.3电子开关的设计 (7)3.4恒流源电路的设计 (8)四、总原理图及元器件清单 (9)4.1总原理图 (9)4.2元器件清单 (9)五、基本计算与仿真调试分析 (9)5.1基本计算 (9)5.2仿真数据 (10)六、课程设计总结 (13)七、参考文献 (14)一．技术参数和设计要求1.1. 技术参数（1）设计一种电压/频率变换电路，输入vi为直流信号（控制信号），输出频率为fo的矩形脉冲，且fo∝vi。
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表达式： uPM(t) Ucm cos(ct 0 KPuΩ (t))
调相波的波形示意
调角波的频谱与带宽
频谱分布特点：
带宽估算方法： BW 2(m 1)F 2(f F )
m
▪ 当m远小于1时：
直接调频——变Байду номын сангаас二极管调频
电路组成： 变容二极管特性：
工作原理：
直接调频——晶体振荡器调频
★ 原理电路
★ 等效电路
★ 谐振特性
★ 电路特点 必须满足： fs fs fq 才能够振荡 因而，频偏很小。
直接调频——集成调频电路
电路框图：
工作原理：
▪ 锁相调频—把调制信号uΩ(t)加在锁相环VCO的 频率控制端，使VCO的频率随调制信号作线性 变化，就可以达到调频目的 。
限幅滤除干扰 倍频扩大频偏
基本原理：积分后的调制信号与移相90°的载 频信号在相乘电路中产生与载频正交的双边带 信号，然后再与载频信号相加即可产生窄带调 频信号。
间接调频电路——可变时延法
基本原理：将载频信号变为脉冲序列，用数字电 路实现可控延时，然后再将延时后的脉冲序列变 成模拟载波信号，只要延时受调制信号控制，且 它们的关系是线性的，即可获得所需的调相波。
小结
在调角信号中频偏和相偏分别反映了调 制信号的变化规律。
调频的方法有直接调频法和间接调频法 两种。
t
uFM (t) Ucm cos (t) Ucm cos(ct Kf 0 uΩ(t)dt)
调频波的波形示意：
调相波—数学表达式、频偏及相偏
瞬时相位：(t) ct 0 KpuΩ (t)
相偏： (t) KpuΩ (t)
最大相偏：m Kp uΩ (t) max 瞬时频率：(t) d(t) / dt c KpduΩ (t) / dt
瞬时频率：(t) c Kf uΩ (t)
频偏： (t) Kf uΩ (t)
最大频偏：m Kf uΩ (t) max
瞬时相位：(t) ct 0 Kf
相偏： (t) Kf
t
0 uΩ (t)dt
t
0 uΩ (t)dt
最大相偏：m Kf
表达式：
t
0 uΩ (t)dt max
调制指数 表达式
mf m / KfUm / mp K pU m
uFM (t) Ucm cos(ct mf sin t) uPM (t) Ucm cos(ct mp cos t)
任务三 调频电路
直接调频电路
变容二极管调频电路 晶体振荡器调频电路 集成调频电路
间接调频电路
变容二极管调相电路 矢量合成法间接调频 可变时延法调相
间接调频电路——原理
电路
原理
先对调制信号进行 积分，再用积分后 的信号对载波进行 调相，就可以间接地得到所需的调频波。
本质上是个调相电路 特点：
间接调频电路——变容二极管调相
工作时回路处于失谐状态，使回路 电压超前或滞后电流，实现调相。
调相输入
Cj随调制
信号变化
调频输入
积分电路
间接调频电路——矢量合成法
课题五 频率变换电路
调角波的基本性质
调频波 调相波
调频电路
直接调频 间接调频
鉴频器
斜率鉴频 相位鉴频
调角波的基本性质
调频波
数学表达式、频偏及相偏 波形
调相波
数学表达式、频偏及相偏 波形
调角波的频谱与带宽 单频调制时调频波与调相波的比较
调频波—数学表达式、频偏及相偏
BW=2F（窄带调角信号）
▪ 当m远大于1时： BW≈2mF=2△fm
（宽带调角信号）
单频调制时两种调角信号的比较
调频信号
调相信号
瞬时频率 (t) c m cos t (t) c m sin t
瞬时相位 (t) ct mf sin t (t) c mp cost
最大频偏 m KfUmmf m KpUm mp