从放大器失调电压、偏置电流、共模抑制比,电源抑制比到开环增益,在直流或者低频率范围内,影响放大器信号调理的参数已经介绍完成。期间没有单独介绍基础理论,默认诸位工程师已经掌握同相、反相等基础放大电路,“虚短、虚断”等放大器基础特性,以及基尔霍夫、诺顿等电路分析基础。但是在介绍增益带宽积、相位裕度与增益裕度,输入阻抗特性、输出阻抗特性、容性负载驱动能力等参数之前,笔者考虑再三决定增加本篇内容,回顾分析这些参数的方式——波特图。以及极点与零点在波特图中的性质。后续相关参数的解析中将直接使用本篇内容的零点、极点的特性。

 

交流信号处理电路中,信号的频率范围较宽,从赫兹级到千赫兹,甚至兆赫兹级,信号增益涵盖几十倍到千、万倍。此时常常使用波特图缩短坐标扩大视野,方便数据分析。波特图由幅频波特图、相频波特图两部分组成。幅频波特图表示电压增益随频率的变化情况,其中 Y 轴为电压增益的对数形式(20lgG),X 轴为频率或者频率的对数形式 lgf。相频波特图是相位(θ)随频率的变化情况。Y 轴是相位,X 轴为频率。

 

以直流增益为 100dB 的单极点系统为例,幅频波特图如图 2.89(a),X 轴是 Hz 为单位的频率,Y 轴是以 dB 为单位的增益。信号频率小于 100Hz 时,电路增益为常数 100dB,信号频率高于 100Hz 时,电路增益随信号频率增加而下降,速度为 -20dB/ 十倍频,或者 -6dB/ 倍频。在 100Hz 处电压增益出现转折该处称为极点。极点处的增益下降 3dB。

 

图 2.89 100dB 增益单极点系统波特图示例

 

如图 2.89(b),相频波特图:X 轴是以 Hz 为单位的频率,Y 轴是以度为单位的相位。初始相位是 0°,极点 fp 处的相位是 -45°。在 0.1 倍 fp 至 10 倍 fp 范围内,相位从 -5.7°变为 -84.3°,变化速度为 -45°/ 十倍频。频率高于 10KHz 的相位是 -90°