滤波器振荡器
常用滤波器
选择完全消除了滤波器在频率 0 和 处的响应。
零点在原点的数字谐振器的系统函数：
H ( z)
b0 (1 re j0 z 1 )(1 re j0 z 1 )
b0 H ( z) 1 (2r cos 0 ) z 1 r 2 z 2
因为 H ( ) 的峰值出现在 0 处或其附近，所以选择增益 b 0 使 H (0 ) 1 。
具有全通滤波器的系统函数最普通的形式，以极点和零点 因子的方式表示为：
z 1 ak N c ( z 1 k )( z 1 k ) H ap ( z ) 1 1 1 1 a z ( 1 z )( 1 k 1 k 1 k k kz )
因此，复共轭极点位于单位圆上的二阶系统的冲击响应是一条正
弦曲线，这样的系统成为数字正弦系统，或数字正弦信号发生器。
( A sin 0 ) (n)
a1 a2
z 1 z
1
y (n) A sin(n 1)0
a1 2 cos 0 a2 1
Hale Waihona Puke 该系统对应的差分方程为y (n) a1 y (n 1) y (n 2) b0 (n)
a N a N 1 z 1 a1 z N 1 z N H ( z) 1 a1 z 1 a N z N
a z
k 0 N k k 0 k
N
N k
a z
,
k
a0 1
其中，所有滤波系统{ak } 均为实数。如果将多项式A(z)定义为
y (2) 2 cos 0 y (1) y (0)
2 A cos 0 sin 20 A sin 0
实验6-1方波振荡器及低通滤波器
参数的计算：
方波频率为1k,占空比为50%时参数的确定： 利用2只2极管可以充放电电流只流经不同的两个电阻。 q=R1/（R1+R2），保证R1=R2就可以了。 T=T1+T2=（R1+R2）*C*Ln2。 由f=1K，得到周期T=0.001s。 所以R1+R2=6.6K。 利用电位器可以达到占空比可调。
实验名称：方波发生器
成员：陈诚 谈祾轩 张冰楠 周碧刚
实验目的： 设计并制作一个方波发生器及低通滤波器，观察 振荡器和低通滤波器输出波形。
1、用555设计一个频率为1K的占空比为50%的方波发生器 ， 。 2、设计截止频率为1.6K的一阶RC低通滤波器对（1）中的 方波进行滤波。
• 实验器材：
555芯片：1只 二极管：2只 3.3K的电位器：3只 10K 的电位器：1只 10nF的电容：2只 220nF的电容：1只
实验设计过程： 555引脚：如图:
原理：
（1）555定时器能很方便的接成施密特触发 器，利用RC积分电路的充放电过程，就可以形成 电压方波。 （2）再接一介RC低通滤波器对（1）中电路 进行滤波，实现目的（2）。
原理图：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
RC振荡
时间计算
• 上升时间：T1=R1Cln2 • 下降时间：T2=R2Cln2
所以选3只3.3K的电位器。
滤波器：f=1/2*πRC，所以，根据所给材料我们选择10nF 的电容和10K的电位器。
仿真结果
结束
中频正弦电路波形
中频正弦电路波形中频正弦电路是一种用来产生中频正弦信号的电路。
中频正弦电路波形是指在中频正弦电路中所产生的波形图。
在电子器件和通信领域中，中频正弦电路波形的形状和特性对信号传输和处理起着重要的作用。
中频正弦电路通常由振荡器、放大器和滤波器组成。
振荡器是中频正弦电路的核心部件，它负责产生稳定的中频正弦信号。
放大器用于放大振荡器输出的信号，以便能够驱动后续的电路或装置。
滤波器则用于去除不需要的频率成分，使得输出信号更加纯净和稳定。
中频正弦电路波形的特点取决于振荡器的工作方式和频率设置。
常见的中频正弦电路波形有正弦波、方波和锯齿波等。
其中，正弦波是最常见和最理想的波形，具有周期性、连续性和光滑性等特点。
方波则由高电平和低电平交替组成，具有周期性和脉冲性。
锯齿波的特点是上升沿和下降沿都呈线性增长或减小。
中频正弦电路波形的形状和特性对信号传输和处理起着重要的作用。
正弦波是一种纯净且稳定的波形，它可以有效地传输和处理信息。
方波则具有丰富的频谱成分，可以在一定程度上提高信号的传输带宽和处理速度。
锯齿波则可以用于时序信号的生成和调整。
在实际应用中，中频正弦电路波形的形状和特性需要根据具体的需求进行调整和优化。
例如，在无线通信系统中，正弦波形常用于信号的调制和解调，以保证信号的稳定性和可靠性。
而在音频放大器中，方波和锯齿波则可以用于声音的合成和处理，以获得特定的音效和音色。
中频正弦电路波形是中频正弦电路中所产生的波形图，它对信号传输和处理起着重要的作用。
不同形状和特性的波形适用于不同的应用场景，需要根据具体需求进行选择和优化。
通过合理设计和调整中频正弦电路波形，可以实现更加稳定、纯净和高效的信号传输和处理。
环路滤波器原理
环路滤波器原理
环路滤波器是一种常见的信号处理器件，广泛应用于通信系统、雷达系统、无线电接收机等领域。
其基本原理是利用反馈回路的方式将部分输出信号加到输入信号中，以实现信号的滤波和增强。
环路滤波器通常由环路滤波器核心、环路滤波控制器和滤波器输出三部分组成。
环路滤波器核心是整个环路滤波器的关键组成部分，通常由振荡器、分频器、相位偏置器和合成器组成。
振荡器用于产生基准信号，分频器用于将输入信号与基准信号进行比较并生成误差信号，相位偏置器用于调整误差信号的相位，合成器则将误差信号加到输入信号中。
通过这些组件的协同作用，环路滤波器可以实现对信号的精确滤波和调节。
环路滤波控制器是环路滤波器的智能部分，用于监控和调节滤波器的工作状态。
环路滤波控制器通常包括误差放大器、环路滤波器调节器和环路滤波器保护器。
误差放大器用于放大误差信号，环路滤波器调节器用于根据误差信号调节核心组件的参数，环路滤波器保护器用于监测滤波器输出并保护设备免受过载和损坏。
滤波器输出是环路滤波器的最终结果，经过核心和控制器处理后的信号将会输出到系统的下一级进行进一步处理或传输。
环路滤波器的设计要求输出信号具有良好的频率响应特性和抗干扰能力，以确保系统的性能稳定和可靠。
总的来说，环路滤波器通过自反馈回路实现信号的滤波和控制，是一种功能强大且灵活多样的信号处理器件。
随着通信技术的不断发展，环路滤波器在信号处理领域仍有着广阔的应用前景，也为工程师们提供了丰富的设计和优化空间。
1。
关于压控振荡器中的环路滤波器描述
关于压控振荡器中的环路滤波器描述一、引言压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator，简称VCO）是一种能够根据输入的电压信号输出相应频率的振荡器。
在VCO中，环路滤波器（Loop Filter）起到了重要的作用，它能够对VCO的输出进行滤波和调整，使得输出信号更加稳定和准确。
本文将对压控振荡器中的环路滤波器进行详细描述。
二、环路滤波器的作用环路滤波器是VCO的一部分，它的主要作用是滤波和调整VCO的输出信号，使得输出的频率更加稳定和准确。
在压控振荡器中，环路滤波器起到了对控制电压进行平滑处理和频率稳定的作用。
它能够消除控制电压中的噪声和杂散分量，从而提高VCO的性能。
三、环路滤波器的结构环路滤波器通常由一个或多个滤波器组成，其中最常见的是低通滤波器。
低通滤波器能够将高频噪声滤除，使得控制电压更加平滑，从而减小输出频率的抖动。
在实际应用中，为了满足不同的需求，环路滤波器还可以采用其他类型的滤波器，如带通滤波器、高通滤波器等。
四、环路滤波器的参数选择在设计压控振荡器时，选择合适的环路滤波器参数非常重要。
其中两个关键参数是截止频率和阶数。
截止频率决定了环路滤波器的频率响应范围，一般根据应用需求进行选择。
阶数则决定了环路滤波器的滤波效果，一般选择适当的阶数以满足性能要求。
五、环路滤波器的设计方法环路滤波器的设计可以采用模拟滤波器或数字滤波器的方法。
在模拟滤波器设计中，常用的方法包括RC滤波器、LC滤波器等。
这些滤波器可以通过选择合适的电阻、电容和电感值来实现滤波效果。
在数字滤波器设计中，常用的方法包括FIR滤波器和IIR滤波器等。
这些滤波器可以通过选择合适的滤波器参数来实现滤波效果。
六、环路滤波器的优化方法为了进一步提高VCO的性能，可以采用一些优化方法对环路滤波器进行改进。
其中一种方法是采用自适应滤波器，它能够根据输入信号的特点自动调整滤波器的参数。
另一种方法是采用自适应控制算法，它能够根据反馈信号的特点自动调整控制电压，从而提高VCO 的稳定性。
模拟电路基础知识点总结
模拟电路基础知识点总结一、电路基本概念1. 电路电路是由电子元件（如电源、电阻、电容、电感等）连接在一起形成的电子装置。
通过这些元件可以实现电能的输送、控制和转换，从而完成各种电子设备和系统的功能。
2. 电流、电压和电阻电流是电子在导体中流动的载体，是电荷的移动速度，通常用符号I表示，单位是安培(A)。
电压是电源推动电荷流动的力量，通常用符号U表示，单位是伏特(V)。
电阻是导体对电流的阻碍，通常用符号R表示，单位是欧姆(Ω)。
3. 串联电路、并联电路和混联电路串联电路是将电子元件连接在同一电路中，依次排列，电流只有一条通路可走。
并联电路是将电子元件连接在同一电路中，相互平行排列，电流可有多条通路走。
混联电路是将电子元件混合连接在同一电路中，既有串联又有并联的特点。
二、基本电路元件1. 电源电源为电路提供驱动力，可以是直流电源或交流电源，根据需要分别选择。
2. 电阻电阻是电路中常用的元件，可以用来控制电流大小，限制电流大小，分压和分流等。
3. 电容电容是储存电荷的元件，可以用来实现一些信号处理和滤波的功能，在交流电路中有重要作用。
4. 电感电感是导体绕制的线圈，可以将电能转换为磁能，反之亦然，对交流信号传输有重要作用。
5. 二极管二极管是一种电子元件，可以将电流限制在一个方向上流动，常用于整流、开关和光电转换等应用。
6. 晶体管晶体管是一种半导体元件，可以放大电流信号，控制电流开关等，是集成电路中最基本的元件之一。
三、基本电路分析1. 基尔霍夫定律基尔霍夫定律是用来分析串联电路和并联电路中电压和电流的分布情况的定律，包括基尔霍夫电流定律和基尔霍夫电压定律。
2. 电压分压和电流分流电压分压和电流分流是串联电路和并联电路中常见的分析方法，可以通过这些方法来实现电路中电压和电流的控制。
3. 戴维南定理和戴维南等效电路戴维南定理是用来分析电路中电阻和电压之间的关系，戴维南等效电路是用来替代一些复杂电路，简化分析过程的方法。
pll环路滤波器原理
pll环路滤波器原理PLL环路滤波器原理PLL环路滤波器（Phase-Locked Loop Filter）是一种常用的信号处理电路，主要用于频率合成、时钟恢复和调制解调等应用中。
它可以通过对输入信号进行频率锁定和相位调整，实现信号的稳定性和准确性。
本文将介绍PLL环路滤波器的原理及其应用。
一、PLL环路滤波器的结构PLL环路滤波器主要由三个部分组成：相频检测器、环路滤波器和振荡器。
相频检测器用于比较输入信号和反馈信号的相位差，产生一个误差信号。
环路滤波器用于对误差信号进行滤波处理，以减小噪声和提高稳定性。
振荡器根据环路滤波器的输出信号产生一个输出频率与输入信号同步的时钟信号。
二、PLL环路滤波器的工作原理PLL环路滤波器的工作原理可以简单概括为：通过不断调整振荡器的频率，使得相频检测器输出的误差信号趋近于零，从而实现输入信号与输出信号的频率和相位同步。
具体来说，当输入信号经过相频检测器和环路滤波器之后，会产生一个误差信号。
误差信号经过环路滤波器后，会被滤波处理，得到一个稳定的控制电压。
这个控制电压被用于调整振荡器的频率，使其与输入信号的频率保持一致。
通过不断的反馈和调整，PLL环路滤波器可以使输入信号与输出信号的频率和相位保持同步。
三、PLL环路滤波器的应用PLL环路滤波器在通信领域有着广泛的应用。
一方面，它可以用于频率合成，即将一个低频信号合成为一个高频信号。
这在无线通信和雷达等系统中非常常见。
另一方面，PLL环路滤波器还可以用于时钟恢复，即从复杂的数字信号中恢复出一个稳定的时钟信号。
这在数字通信和数据存储系统中非常重要。
此外，PLL环路滤波器还可以用于调制解调，即将调制信号转换为原始信号，或将原始信号转换为调制信号。
这在调制解调器和调频广播等系统中常见。
总结：PLL环路滤波器是一种常用的信号处理电路，通过对输入信号进行频率锁定和相位调整，实现信号的稳定性和准确性。
它的工作原理是通过不断调整振荡器的频率，使得相频检测器输出的误差信号趋近于零，从而实现输入信号与输出信号的频率和相位同步。
压控振荡器中的环路滤波器
压控振荡器中的环路滤波器压控振荡器（Voltage-Controlled Oscillator，简称VCO）是一种能够产生可调频率输出信号的电路。
在VCO中，环路滤波器（Loop Filter）起着至关重要的作用。
环路滤波器用于对输入信号进行滤波和稳定，并将稳定的控制电压提供给振荡器。
环路滤波器的设计对VCO的性能和稳定性起着重要的影响。
一个好的环路滤波器应该具备以下几个特点：首先，它应该能够过滤掉输入信号中的高频噪声和干扰，使得输出信号更加稳定。
其次，环路滤波器应具有合适的带宽，以确保VCO能够在整个工作频率范围内正常工作。
最后，环路滤波器应该具有良好的相位特性，以确保VCO的输出信号与输入信号之间具有准确的相位关系。
在VCO中，环路滤波器一般由一个低通滤波器和一个积分器组成。
低通滤波器用于滤除输入信号中的高频成分，保留低频成分。
积分器则用于将滤波后的信号进行积分，以产生稳定的控制电压。
这样，通过调节控制电压的大小，可以实现对VCO输出频率的调节。
在环路滤波器中，选择适当的滤波器类型和参数是非常重要的。
常见的滤波器类型包括RC滤波器、LC滤波器和Active滤波器等。
不同的滤波器类型具有不同的特点和适用范围。
例如，RC滤波器具有简单、成本低廉的特点，适用于一些低频应用；LC滤波器具有较高的品质因数和较好的频率响应，适用于一些高频应用；Active滤波器则具有较高的增益和较好的稳定性，适用于一些对性能要求较高的应用。
除了滤波器类型的选择，滤波器参数的调节也是非常重要的。
滤波器的带宽决定了VCO的调谐范围和频率稳定性。
较宽的带宽可以实现较大的调谐范围，但也容易引入较大的相位噪声；较窄的带宽可以实现较好的频率稳定性，但调谐范围较小。
因此，需要根据具体应用的要求进行合理的带宽选择。
环路滤波器还需要考虑相位特性。
在某些应用中，VCO的输出信号需要与输入信号之间保持准确的相位关系。
为了实现这一要求，可以通过调节滤波器的相位响应来实现。
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滤波器是一种选频电路。它能使指定频率范围内的信 号顺利通过；而对其他频率的信号加以抑制，使其衰减 很大。
滤波电路通常根据信号通过的频带来命名。 低通滤波电路(LPF)——允许低频信号通过，将高频信号 衰 减； 高通滤波电路(HPF)——允许高频信号通过，将低频信号 衰减； 带通滤波电路(BPF)——允许某一频段内的信号通过，将 此频段之外的信号衰减； 带阻滤波电路(BEF)——阻止某一频段内的信号通过，而 允许此频段之外的信号通过； 全通滤波电路(APF)——没有阻带，信号全通，但相位变 化。
并对其系
数作一些调整，则变成了相应的HPF的传递函数。
3. 电路结构上的对偶性 将LPF电路中起滤波作用的C换成R，R换成C，
即R与C互换位置，就转换成了相应的HPF，其示意 图如图7-46所示。
图7-46 HPF与LPF的结构对偶关系
三、低通有源滤波电路(LPF) (一) 一阶RC有源低通滤波电路
须使U&f U&i ，此时即使没有外加的 U&i ，也能稳定地输出 U&o 。
图8-1 由放大到振荡的示意框图
因此，维持振荡器输出等幅振荡的平衡条件为 U&f U&i
由 U&f F&U&o A&F&U&1 ，得到 A&F& 1
(8-1)
由于放大器电压增益A& A&F ,反馈网络的反馈系数 , F& F
式(8-1)可写为
A&F& A&F& A F 1
(8-2)
于是，可得到产生自激振荡两个平衡条件。
(一)相位平衡条件
A F 2n
(8-3)
式中n=0,1,2,…。说明产生振荡时，反馈电压的相位与
所需输入电压的相位相同，即形成正反馈。因此，由 相位平衡条件可确定振荡器的振荡频率。
(二)振幅平衡条件
1 1 j
f
0
f0
图7-45(b)中HPF的传递函数为
Au (s)
Uo (s) Ui (s)
R
R
1
1 11
sCR 1 SCR
SC
sCR
Au
U
o
Ui 1
1 1
1
1 j
0
1 1 j
f0
j RC
f
以上两式中
0
1 RC
1
, f0 2 RC
称为RC电路的特征频率。
通带截止频率
fp
f0
1
2 RC
基于上述分析，可总结出HPF与LPF的对偶关系 1. 幅频特性对偶性
滤波电路的输出电压U&o 与输
入电压 U&i 之比称为电压传递
系数，即
Au
Uo
Ui
图中，Aup是通带电压放大倍 数。对于低通滤波电路而言，
即为f = 0时输出电压与输入电 压之比。当 A&u 下降到|Aup|的 ≈0.707(即下降3dB)时，对应 的频率fp称为通带截止频率。
图7-44 低通滤波电路的幅频特性
如果图7-45中HPF与LPF的R、C参数相同，
则通带截止频率fp相同，那么，HPF与LPF的幅频
特性以垂直线f = fp为对称，两者随频率的变化是相
反的，即在fp附近，HPF的|
A
u|随频率升高而增大，
LPF的| u|随A频 率升高而减小。
2. 传递函数的对偶性
如果将LPF传递函数中的s换成
1 s
它们的理想幅频特性如图7-43所示。
图7-43 五种滤波电路的理想幅频特性 (a)LPF; (b)HPF; (c)BPF; (d)BEF; (e)APF
对于幅频响应，通常把能够通过的信号频率范围
定义为通带，而把受阻或衰减的信号频率范围称为阻 带，通带和阻带的界限频率叫做截止频率。
以低通滤波电路为例，
8.1 概 述
一、产生正弦波振荡的条件
一般采用正反馈方法产生正弦波振荡，其方框图如图8-1所示。
它由一个放大器(电压增益为)
A
和一个反馈网络(反馈系数为
F
)接
在一起构成。如果开关K先接在1端，将正弦波电压U&i 输入到放大电 路后，则输出正弦波电压 U&o A&U&i 。再立即将开关K接到2端，使输 入信号为反馈电压 U&f F&U&o ，如果要维持输出电压 U&o不变，则必
Rf R1
(7-53)
2.
电压传递函数
Au
(s)
Uo (s) Ui (s)
1
1 sCR
Aup
(7-54)
3. 幅频特性及通带截止频率 将式(7-54)中的s 换成 jω，并令ω0=2πf0=
数有关，称为特征频率)，可得
(R1fC0与元件参
Au
1 1 j
f
Aup
f0
(7-55)
第八章 信号发生电路
信号发生电路又称信号源或振荡器，在生产实践和科技领域中有 着广泛的应用。例如在通信、广播、电视系统中，都需要射频(高频) 发射，这里的射频波就是载波，把音频(低频)、视频信号或脉冲信号 运载出去，就需要能够产生高频信号的振荡器。在工业、农业、生物 医学等领域内，如高频感应加热、熔炼、淬火、超声波焊接、超声诊 断、核磁共振成像等，都需要功率或大或小、频率或高或低的振荡器。
A&F& 1
(8-4)
说明反馈电压的大小与所需的输入电压相等。满足A&F&1 时
产生等幅振荡；当 A&F&1时，即 U&f U&，i 振荡输出愈来愈大产
生增幅振荡，若 A&F&1 即 U&f U&，i 振荡输出愈来愈小直到最 后停振，称为减幅振荡。
(三)起振幅度条件
正弦波振荡从起振到稳态需要一个过程。起振开始瞬间， 如果反馈信号太小(或为零)，则输出信号也太小(或为零)， 容易受到某种干扰而停振或者干脆振不起来。
一阶有源LPF电路如图7-47所示。
图7-47 一阶LPF电路
它的主要性能分析如下。
1. 通带电压放大倍数
LPF的通带电压放大倍数Aup是指f = 0时输出电压Uo与输 入电压Ui之比。对于直流信号而言，图7-47电路中的电容视为 开路。因此，Aup就是同相比例电路的电压放大倍数Auf，即
Aup
1
二、高通滤波电路HPF与低通滤波电路LPF的对偶关系 RC低通和高通滤波电路示于图7-45。
图7-45 RC无源滤波电路及其幅频特性
(a)LPF
(b)HPF
图7-45(a)中LPF的传递函数为
1
Au (s)
Uo (s) Ui (s)
R
sC 1
1 1 sCR
sC
Au
U
o
Ui
1
1 jRC
1 1 j
振荡电路按波形分为正弦波和非正弦波振荡器两大类。非正弦信 号(方波、矩形波、三角波、锯齿波等)发生器在测量设备、数字系统 及自动控制系统中有着广泛应用。
本章首先讨论Leabharlann 弦波振荡的条件、组成及分析方法，具体分析了 常用的RC和LC正弦波振荡器；简单介绍了石英晶体振荡器的工作原 理和特点。之后，又介绍了常见的方波、矩形波、三角波和锯齿波非 正弦振荡器。