频率响应(pín lǜ xiǎnɡ yīnɡ)的分析方法
一、频率响应(pín lǜ xiǎnɡ yīnɡ)(简称为频响)的基本概念
当输入信号的频率f从低频变化(biànhuà)到高频时
1、频响问题的提出
当输入信号的频率f在中频段时,有以下结论:
增益A = 常数
在全频段范围内,
增益A = ?
放大器的增益是输入信号频率的函数
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2、频率响应(pín lǜ xiǎnɡ yīnɡ)的表示
放大器的频率响应实质是放大器对正弦输入信号(xìnhào)的稳态响应,用其频率特性函数A(j)来描述。
频率特性函数定义为输出(shūchū)信号的相量与输入信号的相量之比。
幅频特性
相频特性
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放大器
是低频(dīpín)角频率
vo缩小
实验表明:
增益A = A(j )
是中频(zhōngpín)角频率
vo放大
是高频(ɡāo pín)角频率
vo缩小
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频率特性曲线(qūxiàn)
输出波形(bō xínɡ)发生畸变
输出波形(bō xínɡ)缩小
通频带(píndài)外
中频增益
中频段
放大器的中频带范围称为通频带
高频段
低频段
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波特(bō tè)图
放大器的频带宽度很宽,增益值范围(fànwéi)很大,为了缩短坐标扩大视野,频率特性用波特图描述。
增益值采用(cǎiyòng)分贝形式表示,频率采用(cǎiyòng)对数刻度,
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3、幅度(fúdù)失真和相位失真
幅度失真:由于放大器对不同频率信号的放大倍数不同而引起(yǐnqǐ)的输出信号的失真。
相位失真:由于放大器对不同频率信号的相移作用不同而引起(yǐnqǐ)的输出信号的失真。
4、增益带宽积
电路设计中,希望放大器的增益高、通频带宽,但是两者是相互制约的,将增益和带宽结合起来,引出表征放大器性能的参数增益带宽积(GBW)。
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二、线性系统频率特性分析方法
1、传输(chuán shū)函数
取
:零点
:极点
:增益常数
:阶数
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2、几类简单(jiǎndān)线性系统
一阶无零系统
一阶一零系统
二阶无零系统
二阶一零系统
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3、由传输函数(hánshù)求频率特性曲线(波特图)
以一阶一零系统(xìtǒng)为例
取
令
令
则
则
可得
幅频特性
相频特性
常数(chángshù)项增益
零点提供正增益
极点提供负增益
零点提供正相移
极点提供负相移
常数项无相移
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常数(chángshù)项
零点(línɡ diǎn)
采用折线(zhéxiàn)近似法
20dB/十倍频程
产生最大误差
转折频率
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