经过一个电路处理后,信号发生显着的改动的问题,改动包括了原始信号幅值和相位的改动,滤波电路对信号的幅值做出的呼应称为幅频呼应,对信号相位做出的反响称为相频呼应。每一个频率的信号对应在时域便是信号的充放电特性。
滤波一般凭借动态器材如电感和电容,使用它们在不同频率下阻抗改动,然后在其上面发生压降,对咱们应该去除的信号进行衰减,从而到达滤波的作用。
咱们知道电感和电容的阻抗特性实践上的意思便是储能特性,储能意味着时刻特性,需求进程,这样的一个进程是滤波特性的表现的一方面。
在s域,写出回路的传递函数,依据波特图做多元化的剖析,传递函数是输入和输出的增益联系
为了一起剖析相位和幅值引进虚数,而且在虚平面做多元化的剖析,和频率相关的电路阻值特性,咱们用阻抗描绘,一般包括实部与虚部,这个数学东西的引进,包括了幅值和相位信息的表现,简化了剖析难度。
因为天然界正弦信号认为是单一频率的信号,是根底信号,不行再分化,其它信号是以正弦为根底的组成信号,所以,以下从电路输入某个频率的正弦信号开端剖析。正弦信号输入这些线性电路,到达安稳后,输出信号只会发生幅值和相位的改动,不改动信号的频率。
从传递函数解出一个称作为极点的根,即令传递函数的分母为零,最终得出一个频率,因为这个频率从波特图上看,曲线在这个点前后发生骤变的现象,咱们形象地将这个频率称为“转机频率”,转机频率意味着一个呼应发生“骤变”的频率点,转机意味着呼应的转弯点,前后会发生较大的改动。记住波特图图横轴是频率,代表着一系列不同频率信号经过这一个电路后,输出会发生不一样的改动,是一系列的信号,不是单一信号。转机频率代表了电路的固有特性,是电路参数和结构导致的成果,是电路的固有特色。
凭借matalab东西进行制作呼应曲线,其它东西也可以,只要是自己了解的东西即可
,即低频增益,在传递函数中令s=0,得到直流增益为1,转换成dB刚好为0dB(0dB=20log1),这正是咱们无源器材低通
的特色,不能扩大信号,在低频段,电容容抗简直为无穷大,即电容为开路状况,信号被原模原样传输过来,这时候增益便是1,因为电容看做开路 ,那么阻性电路中,信号天然也不会发生任何相位偏移。
,这个频率的信号增益被衰减到本来的70.7%,也便是-3dB的当地,图中为-2.99dB对应转机频率为15.9Hz,这是因为实践核算转机频率为15.915Hz,存在一点差错。 对相位来说,在这个频率点,相位会偏移-45°,负号表明信号被滞后了,从时刻看,也便是被延时了。 可是对其它不同频率信号在这个频率点前后呼应呈现较大的不同。 之前看做不衰减也便是直流增益部分,之后信号被快速衰减,一起发生必定的相移。
(3)延时时刻核算,也便是相位推迟和详细时刻的对应联系,便利咱们了解相位和推迟之间的联系,推迟时刻为:推迟时刻=Kd*周期
推迟系数Kd,即在一个360°周期里推迟视点占有的份额,这里是45/360=1/8,也便是45°占有360°的1/8。
转机频率约为15.9Hz,即一个周期为62.89ms。那么,输入信号被延时时刻为62.89ms*1/8=7.86ms,输出信号晚来输入信号7.86ms。
如下是对一个100Hz和200Hz信号进行延时举例,也说明晰相位差和时刻差之间的相关,它们一一对应(one to one)
比较于输入信号Uin,稳态后,电容电压为输出信号被滞后45°,而且起伏被衰减到70.7%,从下图波形也可以精确的看出。 (稳态后,
转机频率处,输出信号比较输入信号,输入信号的幅值被衰减到本来的70.7%,相位被滞后45°(图中便是-45,符号表明信号相位被滞后)
**下面咱们对R1、R2和C1赋值,R1=100Ω、R2=20Ω,C1=100nF**
,也便是低频下的增益,咱们对传递函数频率项s=0,那么就得到直流增益,这也是咱们在做
注:负载的直接接入导致转机频率会向右移,即转机频率比单纯的RC会偏高,若R2趋于∞,那么转机频率由95.49k变为15.92k(用Excel快速核算一下)。