环路补偿之单极点分析 ---- 以“反相放大器”为例分析
一、預(yù)備知識(shí)
- 鏈接:如何使用運(yùn)算放大器進(jìn)行反相放大器設(shè)計(jì)
- 如圖,反相放大器能夠使信號(hào)的相位反相(相差180度的相位),是由于運(yùn)放的內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成的。
- 引入頻率特性,s=jω,電容阻抗為1/jωc=1/sc。1/jωc=1/2πfc (ω為角速度)
- 增益換算成dB值的式是20lg(放大倍數(shù))=x (dB)。20lg10 = 20 dB(即為10倍增益)
二、分析
? 為計(jì)算方便,假設(shè)上面的輸入電阻和反饋電阻相等。(其實(shí)只需要在下面的結(jié)果中乘以-R2/R1即可)
? 1、給反饋電阻并聯(lián)一個(gè)電容,如下所示:
? 2、我們可以得到表達(dá)式如下,從表達(dá)式中,我們知道,這個(gè)電路相當(dāng)于增加了一個(gè)極點(diǎn)s=-ωp。(如何計(jì)算?將C1=1/jωc=1/sc作為阻抗帶入之前的增益即可)
注:ω=1/2πf (ω為角速度)
? 3、上圖中的拐點(diǎn)即為極點(diǎn),當(dāng)輸入信號(hào)的頻率當(dāng)增加到極點(diǎn)處,幅值和相位就會(huì)產(chǎn)生比較明顯的變化。由于通過(guò)改變反饋電阻、電容的值可以改變極點(diǎn)所在頻率點(diǎn)的位置,從而我們可以通過(guò)這種方式來(lái)對(duì)輸入的信號(hào)(一般的信號(hào)是多種不同頻率信號(hào)的摻雜)進(jìn)行操作,諸如抑制某些頻段信號(hào)。
? 下圖中的信號(hào)由直流和交流信號(hào)疊加作為輸入信號(hào),增加了電容,也加入了與頻率相關(guān)的阻抗,從而使電路能夠?yàn)V掉交流部分,得到直流部分,如圖中綠色直線。
三、極點(diǎn)的意義
- 在極點(diǎn)處會(huì)有-20dB/10倍頻程的的斜率,意味著隨著頻率的增加而衰減的速度
- 在經(jīng)歷極點(diǎn)后,相位會(huì)有90度的下降
總結(jié)
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