電路的頻率響應電路與模擬電子技術

電路的頻率響應

（補充）當電路中激勵源的頻率變化時，電路中的感抗、容抗將跟隨頻率變化，從而導致電路的工作狀態(tài)亦跟隨頻率變化。因此，分析研究電路和系統(tǒng)的頻率特性就顯得格外重要。頻率特性電路和系統(tǒng)的工作狀態(tài)跟隨頻率而變化的現(xiàn)象，稱為電路和系統(tǒng)的頻率特性，又稱頻率響應。電路的響應不僅與電路本身的工作狀態(tài)有關，還與激勵有關，研究頻率特性時，為了消除激勵幅度和相位的影響，采用響應與激勵的比值作為對象——網(wǎng)絡函數(shù)。網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性2

在線性正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡中，僅有一個獨立激勵源激勵時，網(wǎng)絡的響應（電壓或電流）與激勵電源的相量之比，稱為該單輸入單輸出網(wǎng)絡的網(wǎng)絡函數(shù)。網(wǎng)絡函數(shù)H(jω)是激勵電源頻率的函數(shù)，當電源頻率發(fā)生變化，網(wǎng)絡函數(shù)也將跟著變化。網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性網(wǎng)絡函數(shù)H(jω)描述了網(wǎng)絡輸入與輸出之間的關系，必然與激勵電源及響應的位置和物理量性質有關。3網(wǎng)絡函數(shù)H(jω)的種類1.驅動點函數(shù)：輸入和輸出在同一個端口。無源線性網(wǎng)絡+-網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性（1）策動點阻抗電流源激勵，產生電壓響應電壓源激勵，產生電流響應（2）策動點導納4無源線性網(wǎng)絡++--網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性2.轉移函數(shù)(傳遞函數(shù))：輸入和輸出不在同一個端口。（3）轉移導納（4）轉移阻抗（5）轉移電壓比（電壓傳輸系數(shù)或電壓放大系數(shù)）（6）轉移電流比（電流傳輸系數(shù)或電流放大系數(shù)）5網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性6

采用網(wǎng)孔法求解電流2

j

+_+_j

2

網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性轉移導納轉移電壓比7網(wǎng)絡函數(shù)中j

的最高方次數(shù)定義為網(wǎng)絡（函數(shù)）的階數(shù)。由網(wǎng)絡函數(shù)能求得網(wǎng)絡在任意正弦輸入時的端口正弦響應，即有網(wǎng)絡函數(shù)與頻率特性8對電路和系統(tǒng)的頻率特性進行分析時，為了直觀地觀察頻率特性隨頻率變化的趨勢和特征，常采用圖形方式表示。網(wǎng)絡的頻率特性圖包括：幅頻特性圖和相頻特性圖。頻率特性的圖形表示——波特圖Of

Of

幅頻特性（圖）相頻特性（圖）9為了全面清楚表示頻率特性隨頻率變化在高低頻率段的變化，采用對數(shù)坐標來作頻響曲線——波特圖。頻率特性的圖形表示——波特圖Olgf

Olgf

幅頻特性相頻特性工程上常利用網(wǎng)絡函數(shù)的零極點，采用簡便方法繪制對數(shù)坐標頻率響應圖。10一般情況下，網(wǎng)絡函數(shù)可以寫成下列形式：頻率特性的圖形表示——波特圖其中，zn為系統(tǒng)的零點，pm為系統(tǒng)的極點。則11當

>>zn時頻率特性的圖形表示——波特圖當

>>pm時當

<<zn時當

<<pm時當

=zn時當

=pm時12頻率特性的圖形表示——波特圖Olgf

20dB/十倍頻20dB/十倍頻-20dB/十倍頻-20dB/十倍頻13頻率特性的圖形表示——波特圖14幅頻特性波特圖繪制方法網(wǎng)絡函數(shù)的每個零點和極點構成波特圖的一個折點。每經(jīng)過一個單零點折點，幅頻特性漸近線斜率+20dB/十倍頻；每經(jīng)過一個單極點折點，幅頻特性漸近線斜率-20dB/十倍頻；若出現(xiàn)重零點或重極點，則斜率變化相應加倍。最后對各個折點處作3dB（6dB、9dB、……）修正。當

>>zn時頻率特性的圖形表示——波特圖當

>>pm時當

<<zn時當

<<pm時當

=zn時當

=pm時近似在零、極點處以45/十倍頻線性變化。15頻率特性的圖形表示——波特圖Olgf

45/十倍頻-45/十倍頻45-45通過曲線疊加得到相頻曲線16頻率特性的圖形表示——波特圖17相頻特性波特圖繪制方法網(wǎng)絡函數(shù)每個零點和極點對波特圖貢獻二個折點，分別在0.1倍和10倍處。每一個單零點在0.1zn和10zn之間貢獻+45