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multisim14---128问答之第五问--波特图该怎么看

专家
2024-03-14 12:16:07     打赏

上一问留下了波特图的问题,最近太忙,没有来得及写,差点太监。

今天把这个点点透。

来了来了。

首先做个总结:

一、波特图简介
1. 定义:波特图是一种用于描述线性时不变系统频率响应的图示方法。
2. 作用:展示系统对不同频率信号的放大或衰减程度以及相位变化。

二、波特图的构成
1. 幅度响应曲线:表示系统对不同频率信号的放大倍数,通常以分贝(dB)为单位。
2. 相位响应曲线:表示系统对不同频率信号的相位延迟,通常以度或弧度为单位。

三、波特图的绘制方法
1. 确定系统传递函数:根据系统元件的特性,写出系统的传递函数。
2. 计算频率响应:将传递函数中的复变量替换为jw(w为角频率),得到系统的频率响应函数。
3. 绘制曲线:根据频率响应函数,分别计算不同频率下的幅度和相位值,并在坐标系中绘制出曲线。

四、波特图的应用场景
1. 系统稳定性分析:通过观察波特图,可以判断系统是否稳定,即是否满足奈奎斯特稳定性判据。
2. 系统性能评估:波特图可以直观地展示系统的频率特性,从而评估系统的性能,如带宽、增益等。
3. 滤波器设计:波特图在滤波器设计中具有重要作用,可以根据需求设计出满足特定频率特性的滤波器。

五、波特图的解读技巧
1. 观察幅度响应曲线:注意曲线的变化趋势,如上升、下降或平坦等,以及峰值和谷值的位置。
2. 观察相位响应曲线:注意曲线的变化趋势,如线性、非线性等,以及是否存在相位突变。
3. 结合实际应用场景:根据具体的应用需求,分析波特图在不同频率下的表现,从而得出系统的性能特点。

简单来说,就是从频率,相位,增益几个参数,从而确定系统的稳定性。

图片.png

这个图表示了频率和增益的关系。

我们看波特图的时候会有一个相位裕量,从下图很好的看出来

图片.png

相位裕量在增益等于 0 dB 的频率条件下测得。这种频率通常被称为“交叉频率”。相位裕量衡量从所测相位到 -180° 相移的距离。换言之,即相位必须减小多少度才能达到 -180°。

这个时候引入了第二个参数,增益裕量。

增益裕量则在相移等于 -180° 的频率条件下测得。增益裕量表示从所测增益到 0 dB 增益的距离(以 dB 为单位)。0 dB 和 -180° 非常重要,因为如果达到这两个数值,系统会不稳定。

从上面的图中可以看,相位裕量和增益裕量越大越好,相位裕量通常至少为 45 度,更关键的应用甚至可能需要更高的裕量。

另外, 波特图上的数值也会影响性能。例如,0 dB 交叉频率越高,通常表示对负载变化的响应越快。频率越高时增益越低,表示噪声抗扰性越好或输出纹波越低。

1711633213314103.png

上图中,0 dB 时测量的相位为 -135°,因此相位裕量为 45°。-180° 时测量的增益为 -9 dB,因此增益裕量为 9 dB。由于相位裕量为正,因此系统稳定。

1711633354731031.png

-180° 相位时测量的增益为 +13 dB,因此增益裕量为 -13 dB。0 dB 增益时测量的相位为 -215°,因此增益交点的相位裕量为 -35°。系统不稳定。

这样的介绍,是不是对波特图有进一步了解了?




关键词: multisim14          第五问     波特图怎么看    

高工
2024-03-14 14:23:22     打赏
2楼

咱们这帖子还能这么写啊


专家
2024-03-14 17:12:38     打赏
3楼

这是在留悬念啊


院士
2024-03-17 17:01:03     打赏
4楼

丢包袱!


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