FPGA基础
——转载自野火
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Modelsim仿真软件问题
出现下述错误
仿真结果表现为,高阻态(蓝色),和无常态(红色)
修改:下述框的第二个框,必须与建立module名一致,
多路选择器1234567891011121314151617181920212223242526module mux2_1( input wire [0:0] in_1, //输入信号1 input wire in_2, //输入信号2 input wire sel, //选通信号 output reg out //输出信号);always@(*) // *为通配符,所有信号变化都执行 if(sel == 1'b1) out = in_1; else ...
储能元件
电容基础
公式定义
作用
电压
功率
电容效应
电位不相同的导体之间,就会有电场,从而聚集电荷产生电容效应
分布电容:通电导线之间
杂散电容:pn结
串并联
相位
电感基础
串并联
相位
电容元件使用汇总
基础知识基本公式:
\begin{array}\\
C = \cfrac{\varepsilon_rS}{4πkd}\\
C = Q/U\\
i = \cfrac{dq}{dt} = \cfrac{d(Cu)}{dt}=C\cfrac{du}{dt}\\
q=\int idt\\
u(t) = \cfrac{1}{C}\int idt\\
W_C(t) = \cfrac{1}{2}Cu^2(t)
\end{array}相位:
\begin{array}\\
时域形式:\\
u(t)=\sqrt{2}Ucos(\omega t+ \varphi_u)\\
i_c(t)=C\cfrac{du(t)}{dt} = -\sqrt{2}\omega CUsin(\omega t+ \varphi_u)\\
=\sqrt{2}\omega CUcos(\omega t+ \varphi_u + \cfrac{π}{2})\\
相量形式:\\
\dot{U} = U \angle\varphi_u \quad \dot{I}_c = \omega CU\angle(\varphi_u+\cf ...
拉普拉斯变换
针对发散连续非周期信号
定义
性质
傅里叶变换
信号的正交分解
信号正交
【定义】在(t1,t2)区间的两个函数φ1(t)和φ2(t), 若满足(两函数的内积为0)
\int\limits_{t_1}^{t_2}φ_1(t)φ_2^*(t)dt = 0则称:φ1(t)和φ2(t)在区间(t1,t2)内正交
正交函数集
完备正交函数集
傅里叶级数任意信号都可以化作一组正交基的代数组合(可以将信号从无规律化作有规律)
傅里叶:提出任一函 数都可以展成三角函数的无穷级数。
三角形式的傅里叶级数
三角函数集 {1,cos(nΩt),sin(nΩt),n=1,2,…}设周期信号f(t),其周期为T,角频率w=2π/T,当满足狄里赫利(Dirichlet)条件时,可展开为三角形式的傅里叶级数。
狄利赫里三条件:
傅里叶级数(施密特正交化):
指数形式的傅里叶级数
两种傅里叶级数关系
例题:
直观图像:
上图为一个门信号,分解后的各谐波分量组合图像。
吉布斯现象:
用有限项傅里叶级数表示有间断点的信号时,在间断点附近不可避免的会出现振荡和超调量。超调量的幅度不会随所取项数的增加而减小。只是随 ...
LTI系统时域分析
电路图建立微分方程
根据上图先了解,我们后续所说的微分方程的意义(为什么要解微分方程)
微分方程求解齐通加非齐特
例题:
微分算子(解微分方程)
定义
例题:
微分算子性质
性质四:后积分的话存在常数项,所以不能直接消除
零输入和零状态响应连续函数初始值
初始值:是n阶系统在t=0时接入激励,其响应在t=0+时刻的值,即
y^{(j)}(0_+) (j=0,1,2…,n-1)。
初始状态:是指系统在激励尚未接入的t=0-时刻的响应值y^{(j)}(0_-),该值反映了系统的历史情况,而与激励无关
零输入响应系统只有齐次解,没有特解
例题:
零状态响应
初始值确定
例题:
上述问题:可以使用冲激函数匹配法求零输入的初始值
单位冲激响应和单位阶跃响应
冲激响应
冲激响应是由单位冲激函数δ(t)所引起的零状态响应,记为h(t)。
基本信号:冲激函数δ(t)基本响应:冲激响应h(t)
h(t)隐含的条件:
f(t)=δ(t)
h(0-)=h’(0-)=0 (对二阶系统)
阶跃响应
阶跃响应是由单位阶跃函数ε(t)所引起的零状态响应,记为g( ...
信号-基本概念
基本分类
基于维度分类:一维、二维、三维
一维信号的两种形式:
连续信号x(t),t∈R
离散信号x[n],n∈Z
周期信号与非周期信号
周期信号:
x(t) = x(t+mT) (m∈Z) ——连续信号
x(n) = x(t+mN) (m∈Z) ——离散信号
非周期信号
判断多个周期信号之和是否仍然为周期信号:
两个周期信号的周期分别为T1和T2,若T1 /T2为有理数,则周期信号之和仍然是周期信号,其周期为T1和T2的最小公倍数。
举例:
奇信号和偶信号
信号拆解为奇偶信号是唯一的
功率信号和能量信号
离散信号和连续信号
离散的求和与连续的积分是一回事
基本连续信号
单位阶跃信号
u(0)可以等于任意的值(基于勒贝格定义的函数相等的概念)
\begin{array}\\
传统函数相等定义:\\
f_1(t) = f_2(t)\\
法国数学家勒贝格觉得上述定义过于严格,重新定义如下 ...
滤波器-背景知识
背景常识
滤波器
滤波是一个动作,对不同频率输入信号,实施不同的增益和相移,以形成输出。滤波器,是执行这种动作的硬件设备或者软件程序。无论滤波,还是滤波器,英文均为 filter,它是名词,也是动词。
模拟滤波
所谓的模拟滤波器,其输入量是连续的模拟信号。模拟滤波,只能通过硬件电路实现。
模拟滤波器的实现方法:无源滤波和有源滤波
无源滤波:只用无源器件组成的滤波器。一般包括电阻、电容、电感和变压器。
优点:
1)在大电压、电流时,很多有源器件会失效,而无源器件一般不受限制。
2)在超高频率时,无源器件具有天生的优势。
3)实现最为简单的滤波时,无源电路有优势。
4)一般来说,会比有源器件便宜一些,除非用到大个头的电感、电容
有源滤波:是必须有额外电能供应才能工作的器件,比如晶体管、运放、门电路、处理器等
优点:
1)可以引入负反馈、可以引入放大环节,因此可以实现极为复杂的滤波器,且能轻松应对小信号。
2)可以轻松实现多级滤波器的级联,而无源滤波器各级之间的互相影响是极为复杂的,多级级联非常困难。
3)对超低频率,有源滤波器有天生优势。它可以利用反馈网络,通过密勒 ...
负反馈放大电路的稳定性
自激振荡 所谓的自激振荡,是指放大器在没有输入信号的情况下,由于环路满足某些条件,其输出端能够自己产生某一确定频率的输出信号。一个放大电路如果发生自激振荡,则振荡输出信号将淹没输入信号,使得放大器失效。
自激振荡条件 一个运放组成的负反馈放大电路,当开环增益 Auo 环节和反馈网络本身的相移为 0°时,整个环路永远是负反馈。
但实际情况远非如此简单。负反馈环路由开环运放加反馈网络组成,这两部分中都可能存在附加的滞后相移环节,假设运放的附加相移为 φA,反馈网络的附加相移为 φF,那么情况就会复杂,模块的输出和输入之间,就不再能用简单的同相、反相来表示,也就无法准确回答到底是正反馈还是负反馈。
当环路整个的附加相移 φA+φF=-180°时,可以肯定,原本的负反馈,就会演变成正反馈。
要让负反馈电路产生自激振荡,除了相位条件外,还必须具备幅度条件,即整个环路增益必须大于 1,才能使得很微小的信号一旦在环路中产生,就会越来越大。
\begin{array}\\
相位条件\\
φ_A +φ_B = -180°\\
幅值条件\\
A_{uo}F ...
运放电路的频率特性
定义频率特性:是指一个放大电路对不同频率的输入信号,所表现出的不同性能。
开环增益运算放大器的开环增益,是随频率变化而变化的,一般情况下都是随着频率的升高而降低,如图 1.1 所示。
图1.1 实际运放的开环增益曲线
上图所示的红色区域,可以看到曲线开始变得不直了,这种情况这通常发生在开环增益低于 20dB 以下的区域
\begin{array}\\
如果忽视这一段的异常,运放的开环特性可以用如下简化式表达:\\
\dot{A}_{uo}(f) = A_{uom} \times \cfrac{1}{1+j\cfrac{f}{f_H}} \\
上述公式可以参考晶体管提高部分的,晶体管频率的低通部分;\\
幅值和相位如下所示:\\
{A}_{uo}(f) = A_{uom} \times \cfrac{1}{\sqrt{1+(\cfrac{f}{f_H})^2}} \\
φ_{uo}(f) = -arctan(\cfrac{f}{f_H})\\
对开环增益的进一步简化\\
可知一个反馈系数为 F,衰减系数为 M 的闭环放大电路,其闭环增益与运放开环增益之间的关系为:\\
\dot� ...







