分析测试百科网

搜索

喜欢作者

微信支付微信支付
×

电路波特图怎么看?极点、零点是什么?(一)

2021.3.16
头像

王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

    从放大器失调电压、偏置电流、共模抑制比,电源抑制比到开环增益,在直流或者低频率范围内,影响放大器信号调理的参数已经介绍完成。期间没有单独介绍基础理论,默认诸位工程师已经掌握同相、反相等基础放大电路,“虚短、虚断”等放大器基础特性,以及基尔霍夫、诺顿等电路分析基础。但是在介绍增益带宽积、相位裕度与增益裕度,输入阻抗特性、输出阻抗特性、容性负载驱动能力等参数之前,笔者考虑再三决定增加本篇内容,回顾分析这些参数的方式——波特图。以及极点与零点在波特图中的性质。后续相关参数的解析中将直接使用本篇内容的零点、极点的特性。

 

    交流信号处理电路中,信号的频率范围较宽,从赫兹级到千赫兹,甚至兆赫兹级,信号增益涵盖几十倍到千、万倍。此时常常使用波特图缩短坐标扩大视野,方便数据分析。波特图由幅频波特图、相频波特图两部分组成。幅频波特图表示电压增益随频率的变化情况,其中Y轴为电压增益的对数形式(20lgG),X轴为频率或者频率的对数形式lgf。相频波特图是相位(θ)随频率的变化情况。Y轴是相位,X轴为频率。

 

    以直流增益为100dB的单极点系统为例,幅频波特图如图2.89(a),X轴是Hz为单位的频率,Y轴是以dB为单位的增益。信号频率小于100Hz时,电路增益为常数100dB,信号频率高于100Hz时,电路增益随信号频率增加而下降,速度为-20dB/十倍频,或者-6dB/倍频。在100Hz处电压增益出现转折该处称为极点。极点处的增益下降3dB。

 

 

    如图2.89(b),相频波特图:X轴是以Hz为单位的频率,Y轴是以度为单位的相位。初始相位是0°,极点fp处的相位是-45°。在0.1倍fp至10倍fp范围内,相位从-5.7°变为-84.3°,变化速度为-45°/十倍频。频率高于10KHz的相位是-90°。

 

    真实电路中,单极点电路由一阶RC电路组成。如图2.90,电阻R1为100Ω,电容C1为1μf,传递函数为式2-57。

 

    使用LTspice对RC电路进行AC分析,结果如图2.91。信号频率小于100Hz时电容C1相当于断路,电路增益为0dB。到达极点频率1.596KHz时,增益电路为-3.025dB,其对应相位是-45°。频率大于1.596KHz时,电容的阻抗与频率成反比,增益按每十倍频衰减20dB。159.63Hz时相位是-5.86°,15.96KHz时相位是-84.55°。


互联网
仪器推荐
文章推荐