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Bode圖中極點(diǎn)和零點(diǎn)的特征及其性質(zhì)分析

從放大器失調(diào)電壓,偏置電流,共模抑制比,電源抑制比到開(kāi)環(huán)增益,介紹了在直流或低頻范圍內(nèi)影響放大器信號(hào)調(diào)理的參數(shù)。在此期間,基本理論沒(méi)有單獨(dú)介紹。
默認(rèn)情況下,工程師已經(jīng)掌握了諸如同相和反相之類的基本放大器電路,諸如“虛擬短路和虛擬中斷”之類的放大器的基本特性,以及諸如基爾霍夫和諾頓之類的電路分析的基礎(chǔ)。但是在介紹增益帶寬乘積,相位裕度和增益裕度,輸入阻抗特性,輸出阻抗特性,電容負(fù)載驅(qū)動(dòng)能力和其他參數(shù)之前,請(qǐng)反復(fù)考慮并決定增加本文的內(nèi)容,并回顧和分析這些參數(shù)的方式-搬運(yùn)工圖。
以及伯德圖中零極點(diǎn)的性質(zhì)。隨后對(duì)相關(guān)參數(shù)的分析將直接使用本文的零和極端特性。
在交流信號(hào)處理電路中,信號(hào)的頻率范圍相對(duì)較寬,從赫茲電平到千赫茲,甚至是兆赫茲電平,并且信號(hào)增益覆蓋數(shù)十倍至數(shù)千倍或一萬(wàn)倍。這時(shí),經(jīng)常使用Bode圖來(lái)縮短坐標(biāo)并擴(kuò)大視場(chǎng),以方便數(shù)據(jù)分析。
伯德圖由兩部分組成:幅頻伯德圖和相頻伯德圖。振幅-頻率博德圖顯示了電壓增益隨頻率的變化。
Y軸是電壓增益(20lgG)的對(duì)數(shù)形式,X軸是頻率lgf的頻率或?qū)?shù)形式。相頻波德圖是相位(θ)隨頻率的變化。
Y軸是相位,X軸是頻率。以直流增益為100dB的單極點(diǎn)系統(tǒng)為例,振幅-頻率Bode圖如圖2.89(a)所示,X軸為以Hz為單位的頻率,Y軸為以Hz為單位的增益。
D b。當(dāng)信號(hào)頻率小于100Hz時(shí),電路增益恒定為100dB。
當(dāng)信號(hào)頻率高于100Hz時(shí),電路增益隨信號(hào)頻率的增加而降低,速度為-20dB / decade或-6dB /倍。電壓增益變?yōu)?00 Hz的點(diǎn)稱為極點(diǎn)。
極點(diǎn)的增益下降3dB。圖2.89 100dB增益單極系統(tǒng)的Bode圖,如圖2.89(b)所示,相位頻率Bode圖:X軸為以Hz為單位的頻率,Y軸為以度為單位的相位。
初始相位為0°,極點(diǎn)fp的相位為-45°。在0.1 fp至10 fp的范圍內(nèi),相位從-5.7°變?yōu)?84.3°,變化速度為-45°/十倍。
頻率高于10KHz的相位為-90°。在實(shí)際電路中,單極電路由一階RC電路組成。
如圖2.90所示,電阻R1為100Ω,電容C1為1μf,傳遞函數(shù)為公式2-57。在公式中:將R1和C1參數(shù)帶入公式2-60,并計(jì)算fp為1.59KHz。
圖2.90 RC單極電路使用LTspice對(duì)RC電路進(jìn)行交流分析,結(jié)果如圖2.91所示。當(dāng)信號(hào)頻率小于100Hz時(shí),電容器C1等效于開(kāi)路,電路增益為0dB。
當(dāng)極點(diǎn)頻率為1.596KHz時(shí),增益電路為-3.025dB,其對(duì)應(yīng)相位為-45°。當(dāng)頻率大于1.596KHz時(shí),電容器的阻抗與頻率成反比,每十倍頻程增益衰減20dB。
相位在159.63Hz時(shí)為-5.86°,在15.96KHz時(shí)為-84.55°。圖2.91單極RC電路交流分析結(jié)果的波德圖單零系統(tǒng)的幅頻波德圖,如圖2.92(a)所示。
X軸是頻率,單位為Hz,Y軸是增益,單位為dB。當(dāng)頻率小于100Hz時(shí),增益為0dB。
當(dāng)頻率高于100Hz時(shí),增益將隨著頻率的增加而增加,并且速度為+ 20dB /十倍頻程或+ 6dB /八度音程。增益在100 Hz時(shí)的轉(zhuǎn)折點(diǎn)稱為零點(diǎn)。
與直流增益相比,零頻率下的實(shí)際增益增加了3dB。圖2.92單零系統(tǒng)伯德圖例如,圖2.92(b)是相位頻率伯德圖,X軸是以Hz為單位的頻率,而Y軸是以度為單位的相位。
初始相位為0°,fz頻率為零時(shí)的相位為+ 45°。在0.1倍fz到10倍fz的范圍內(nèi),相位以+ 45°/十倍頻從+ 5.7°變?yōu)? 84.3°。
頻率高于10KHz的相位為+ 90°。應(yīng)該注意的是,實(shí)際電路中沒(méi)有單零電路。
如圖2.93所示,它是一個(gè)有一個(gè)極點(diǎn)和一個(gè)零點(diǎn)的電路。傳遞函數(shù)為公式2-61。
其中,電路的直流增益為公式2-62,極點(diǎn)頻率為公式2-63,t

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