在伯德图生成和理解滤波器和放大器设计

图片的场景:一个10岁的孩子刚刚收到第一个挡泥板电吉他与匹配放大器的生日和曲柄驶离了现场。我有很多有趣的实验设置放大器和听声音的变化,同时恼人的过程中我的父母。

我不弹吉他了。相反,我可以了解更多关于放大器使用波德图。这个简单的数学工具是至关重要的对于理解过滤器的行为,放大器,控制系统,振荡器,和其他电子设备。理解可以帮助你优化你的伯德图设计为特定的应用程序。

波德图是什么?

波德图是一种特定类型的情节,用于理解和总结电子电路(具体地说,一个线性定常电路)影响交流信号用不同的频率。检查过滤器的行为或放大器时,需要计算出不同频率的信号衰减或放大通过设备发送。

当设计一个电子过滤器或放大器,输出输出信号的振幅和相位将取决于输入信号的频率。举个例子,一个RLC电路系列的所有元素。这个电路作为带通滤波器强变弱信号的频率远离共振。在弱阻尼的存在,输出信号达到最大共振振幅。输出信号也将获得对输入信号的相位差,这个相位差将频率的函数。

这种行为可以概括使用一个重要函数称为传递函数。这个函数会告诉你如何修改设备与不同频率的信号。传递函数定义如下:

注意,这个肿块振幅和相位频率非常方便的功能。以传递函数的大小告诉你如何输入信号的幅度变化,和传递函数的相位告诉你:输入和输出信号之间的相位差

波德图显示了传递函数相同的行为,但它是使用对数转换为分贝。下面的图覆盖一个传递函数和波德图二阶低通滤波器为例。当你观察高频传递函数的尾部,很难确定滤波器的有效性从传递函数。波德图,你几乎可以看到衰减增加线性对数刻度,输入信号的频率增加。

传递函数和波德图二阶低通滤波器

了解波德图

波德图是非常有用的对于理解一个过滤器或放大器如何影响一个交流信号在特定频率。一个过滤器将传递函数的大小是小于或等于1的频率。相比之下,一个放大器上面会有一个传递函数,增加1在特定频率。一旦电路的波德图,您可以轻松地将其传递函数,反之亦然。

使用波德图允许您提取这种行为并引用没有工作在时域分贝值。使用谐波信号时,你可以看看你的过滤器的行为,以及它如何影响谐波信号在时域,但这是在频域更加困难。工作在频域允许您快速生成一个波德图,马上理解你的电路如何影响与任何频率的信号。

一旦你知道电路的传递函数,您可以使用它来确定信号的输出波形在时域使用傅里叶变换。你可以任意输入波形,并把它转换成使用傅里叶变换频域。输入谱乘以传递函数给出了频谱的信号输出电路。你可以申请一个傅里叶反变换和输出频谱转换回一个时域波形。

建立一个波德图香料包

如果你想建立一个波德图的电路在设计过程的早期,你需要使用香料包模拟电路使用频率扫描。这个工具允许你计算你的信号的振幅和相位的频率范围。您不需要手动读取来自多个信号在时域的振幅和相位。

进行适当的电路分析与波德图应该易于阅读比一些古怪的模拟波浪

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