分析双二阶环路滤波器的单位阶跃响应曲线和单位冲激响应曲线
时间: 2023-09-11 20:07:56 浏览: 120
双二阶环路滤波器是一种常见的模拟滤波器,它由两个二阶滤波器级联而成。该滤波器的单位阶跃响应曲线和单位冲激响应曲线可以通过以下步骤分析得到:
1. 对于一个二阶滤波器,它的单位阶跃响应曲线为:
$$H(s) = \frac{1}{s^2 + \frac{\omega_0}{Q}s + \omega_0^2}$$
其中,$\omega_0$ 是滤波器的共振频率,$Q$ 是品质因数。将两个二阶滤波器级联起来,可以得到双二阶环路滤波器的传递函数为:
$$H(s) = \frac{1}{s^4 + \frac{2\omega_0}{Q}s^3 + \left(2\omega_0^2+\frac{1}{Q^2}\right)s^2 + \frac{2\omega_0}{Q}s + \omega_0^4}$$
2. 对于单位阶跃输入,其 Laplace 变换为:
$$X(s) = \frac{1}{s}$$
3. 将输入信号和传递函数相乘,得到系统的输出:
$$Y(s) = H(s)X(s) = \frac{1}{s(s^4 + \frac{2\omega_0}{Q}s^3 + \left(2\omega_0^2+\frac{1}{Q^2}\right)s^2 + \frac{2\omega_0}{Q}s + \omega_0^4)}$$
4. 对于单位冲激输入,其 Laplace 变换为:
$$X(s) = 1$$
5. 将输入信号和传递函数相乘,得到系统的输出:
$$Y(s) = H(s)X(s) = \frac{1}{s^4 + \frac{2\omega_0}{Q}s^3 + \left(2\omega_0^2+\frac{1}{Q^2}\right)s^2 + \frac{2\omega_0}{Q}s + \omega_0^4}$$
6. 对于输出信号,可以进行分式分解和部分分式展开,得到单位阶跃响应和单位冲激响应的时域表达式。这里不再赘述具体的计算过程。
总之,双二阶环路滤波器的单位阶跃响应和单位冲激响应可以通过对传递函数进行 Laplace 变换和逆变换得到。其中,单位阶跃响应描述了系统对阶跃输入的响应特性,单位冲激响应描述了系统对突然输入的响应特性。
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