放大器失調電壓、偏置電流、共模抑制比,電源抑制比到開環增益,在直流或者低頻率范圍內,影響放大器信號調理的參數已經介紹完成。期間沒有單獨介紹基礎理論,默認諸位工程師已經掌握同相、反相等基礎放大電路,“虛短、虛斷”等放大器基礎特性,以及基爾霍夫、諾頓等電路分析基礎。但是在介紹增益帶寬積、相位裕度與增益裕度,輸入阻抗特性、輸出阻抗特性、容性負載驅動能力等參數之前,筆者考慮再三決定增加本篇內容,回顧分析這些參數的方式——波特圖。以及極點與零點在波特圖中的性質。后續相關參數的解析中將直接使用本篇內容的零點、極點的特性。

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交流信號處理電路中,信號的頻率范圍較寬,從赫茲級到千赫茲,甚至兆赫茲級,信號增益涵蓋幾十倍到千、萬倍。此時常常使用波特圖縮短坐標擴大視野,方便數據分析。波特圖由幅頻波特圖、相頻波特圖兩部分組成。幅頻波特圖表示電壓增益隨頻率的變化情況,其中 Y 軸為電壓增益的對數形式(20lgG),X 軸為頻率或者頻率的對數形式 lgf。相頻波特圖是相位(θ)隨頻率的變化情況。Y 軸是相位,X 軸為頻率。

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以直流增益為 100dB 的單極點系統為例,幅頻波特圖如圖 2.89(a),X 軸是 Hz 為單位的頻率,Y 軸是以 dB 為單位的增益。信號頻率小于 100Hz 時,電路增益為常數 100dB,信號頻率高于 100Hz 時,電路增益隨信號頻率增加而下降,速度為 -20dB/ 十倍頻,或者 -6dB/ 倍頻。在 100Hz 處電壓增益出現轉折該處稱為極點。極點處的增益下降 3dB。

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圖 2.89 100dB 增益單極點系統波特圖示例

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如圖 2.89(b),相頻波特圖:X 軸是以 Hz 為單位的頻率,Y 軸是以度為單位的相位。初始相位是 0°,極點 fp 處的相位是 -45°。在 0.1 倍 fp 至 10 倍 fp 范圍內,相位從 -5.7°變為 -84.3°,變化速度為 -45°/ 十倍頻。頻率高于 10KHz 的相位是 -90°