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解釋波特圖中的相位
電抗電路需要仔細(xì)分析，以確定它們?nèi)绾闻c不同頻率的信號相互作用。在用于理解電抗電路的各種工具中，主要工具是波特圖。這個簡單的圖只是對數(shù)刻度上電路的傳遞函數(shù)，但是此圖的兩個部分告訴您有關(guān)信號行為的重要信息。
在濾波器或放大器中，波特圖中的相位曲線表示輸入信號與輸出信號之間的分離，當(dāng)我們考慮電路中反饋的作用時，這一點變得非常重要。然而，在波特圖中，相位的一個經(jīng)常未被考慮的方面是它對穩(wěn)定性的影響，這在負(fù)反饋放大器中會出現(xiàn)。為了更好地了解Bode圖中的相位對您的電路的影響，讓我們簡要分析這些系統(tǒng)，并展示如何在Bode圖中的相位曲線中確定重要的數(shù)量。
波特圖中的重要相位點
一個波特圖是一個簡單的方法來顯示在一些重要的信息傳遞功能的線性時不變（LTI）系統(tǒng)。簡而言之，可以使用伯德圖總結(jié)任何LTI系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。人們在Bode圖中找到的信息取決于以下幾個因素：
電路類型：濾波器和放大器相似，但根據(jù)電路拓?fù)湟约笆欠袷褂糜性丛?，可能會產(chǎn)生略有不同的影響。
反饋的存在：如果電路中存在反饋，則電路可能過渡到不穩(wěn)定狀態(tài)?？梢酝ㄟ^查看波特圖的大小和相位來確定這一點。
極點或零點的存在：這些頻率分別在波德圖幅值曲線中顯示為峰和谷，并且相位曲線可能會通過這些頻率的某些點。
由于濾波器和放大器遵循類似的想法，因此有助于查看這兩種類型的電路，以了解波特圖相位曲線中包含哪些信息。
高通和低通濾波器
下圖顯示了一階低通濾波器的波特圖（頂部：幅度，底部：相位）。相位圖顯示了當(dāng)源頻率開始進(jìn)入截止區(qū)域時相移如何發(fā)展。在此，當(dāng)波特圖中的相移為45度時，幅度曲線將通過大約-3 dB。對于高通濾波器，可以看到相同的特性，盡管幅度曲線會顛倒。
一階低通濾波器的幅值和相位（波德圖）。
當(dāng)查看這些濾波器時，我們通常關(guān)注幅度曲線，因為它將具有標(biāo)準(zhǔn)的滾降值和45度相移點處的衰減。對于上面顯示的一階低通濾波器，幅度曲線在45度相移時具有標(biāo)準(zhǔn)的-20 dB /十倍頻降和-3 dB衰減。對于N級濾波器，其中N個濾波器級串聯(lián)在一起，這些滾降和衰減值將乘以N。
對于無源濾波器電路，這基本上總結(jié)了波特圖中的要點。具有多個截止級的更復(fù)雜的濾波器也可以類似的方式進(jìn)行分析。在存在反饋的放大器電路中，波特圖的相位曲線中還包含其他信息，需要確保放大器穩(wěn)定性。
運算放大器
在具有負(fù)反饋的運算放大器電路中，我們可以確定放大器可能在哪個頻率下被不穩(wěn)定驅(qū)動。如果反饋環(huán)路中的相位偏移180度，則系統(tǒng)中的反饋會從負(fù)反饋切換為正反饋，反饋會從負(fù)反饋切換為正反饋，并且放大器將開始振蕩。最終，輸出將飽和，輸出信號將被嚴(yán)重削波（這是在比較器電路中發(fā)生的情況）。
可以通過查看Bode圖中的幅度和相位來總結(jié)向不穩(wěn)定性的過渡。當(dāng)圖中有一個具有正增益和180度相移的區(qū)域時，由于反饋已從負(fù)變?yōu)檎?，輸出將變得不穩(wěn)定。負(fù)反饋運算放大器電路的示例如下所示。度量“增益裕度”和“相位裕度”通常用于定義放大器電路何時變得不穩(wěn)定。這些在下面的示例中說明。
波特圖的幅值和相位用于穩(wěn)定和不穩(wěn)定的放大器電路。
電路設(shè)計期間的波特圖模擬
無論您是要設(shè)計濾波器，放大器，匹配網(wǎng)絡(luò)還是其他電路，使用的電路設(shè)計工具都可以幫助您保持高效。當(dāng)需要生成波特圖時，電路設(shè)計工具應(yīng)包括帶有掃頻仿真的SPICE仿真器。SPICE仿真器可以掃描一系列頻率來計算電路中每個網(wǎng)絡(luò)的電壓和電流。然后可以在標(biāo)準(zhǔn)的波特圖中顯示時域中每個頻率的結(jié)果，以供進(jìn)一步分析。
零極點分析可以立即在Bode圖中找出關(guān)鍵點的相關(guān)模擬。該計算將給出產(chǎn)生共振（稱為極點）和總衰減（稱為零）的頻率。該技術(shù)的優(yōu)勢在于它還返回了每個頻率的衰減常數(shù)，從而描述了時域中的瞬態(tài)響應(yīng)。