解释波德图中的阶段

关键的外卖

• LTI系统中的无功元件将在元件中的电流和电压之间产生相移。

• 当将相移引入滤波器或放大器时，相移和衰减/增益的大小可以在一个频率范围内确定。

• 相位是波德图中显示的两条信息之一，其中输出电压随时间相对于输入电压发生位移。

作为无功元件，电感器和电容器在滤波器或放大器电路中诱导相移，产生可以在波德图中看到的相移。

无功电路需要仔细分析，以确定它们如何与不同频率的信号相互作用。在用来理解无功电路的各种工具中，一个主要的工具是波德图。这个简单的图只是一个电路在对数尺度上的传递函数，但是这个图的两个部分告诉了你关于信号行为的重要信息。

在滤波器或放大器中，波德图中的相位曲线表示输入和输出信号之间的分离，当我们考虑反馈在电路中的作用时，这变得非常重要。然而，波德图中相位的一个经常不被考虑的方面是它对稳定性的影响，这在负反馈放大器中出现。为了更好地了解波德图中的相位对电路的影响，让我们简要分析这些系统，并展示如何识别波德图相位曲线中的重要量。

波德图中的重要相位点

一个波德图是一种简单的方式来显示一些重要的信息传递函数线性时不变(LTI)系统。简而言之，任何LTI系统的频率响应都可以用波德图进行总结。在波德图中找到的信息取决于以下几个因素:

• 电路类型:滤波器和放大器是相似的，但根据电路拓扑结构和是否使用有源元件，会产生略微不同的效果。

• 反馈的存在:如果电路中存在反馈，则电路可能过渡到不稳定状态。人们可以通过观察波德图的幅度和相位来确定这一点。

• 存在极点或零:这些频率在波德图幅值曲线上分别表现为波峰和波谷，相位曲线可以经过这些频率上的某些点。

由于滤波器和放大器遵循类似的思想，它有助于观察这两种类型的电路，以了解波德图相位曲线中包含的信息。

高通和低通滤波器

下图显示了一阶低通滤波器的波德图(上:幅值，下:相位)。相位图显示了当源频率开始进入截止区域时相移是如何发展的。在这里，当波德图的相移为45度时，幅度曲线经过大约-3 dB。高通滤波器具有相同的特性，尽管幅度曲线相反。

一阶低通滤波器的幅值和相位(波德图)。

在观察这些滤波器时，我们通常关注幅度曲线，因为这将有标准的滚转值和45度相移点的衰减。对于上面所示的一阶低通滤波器，模值曲线在45度相移时具有标准的-20 dB/decade滚降和-3 dB衰减。对于N阶滤波器，其中N级滤波器串联，这些滚转和衰减值将乘以N。

对于无源滤波器电路，这基本上概括了波德图中的要点。具有多个截止级的更复杂的滤波器也可以用类似的方法进行分析。在有反馈的放大器电路中，波德图相位曲线中包含的其他信息需要被考虑，以确保放大器的稳定性。

运算放大器

在带有负反馈的运放电路中，我们可以确定在哪些频率下放大器可能被驱动不稳定。如果反馈回路中的相位移动180度，系统中的反馈从负反馈切换到正反馈，反馈从负切换到正，放大器将开始振荡。最终，输出将饱和，输出信号将被高度剪辑(这是发生在a比较器电路）.

向不稳定的转变可以通过观察波德图中的幅度和相位来总结。当图中存在一个增益为正且相移为180度的区域时，由于反馈由负变为正，输出将变得不稳定。带负反馈的运放电路示例如下所示。度量“增益裕量”和“相位裕量”通常用于定义放大器电路何时变得不稳定;这些在下面的例子中显示出来。

稳定和不稳定放大电路的波德图幅值和相位。

电路设计中的波德图模拟

无论你是在设计滤波器、放大器、匹配网络还是其他电路，你所使用的电路设计工具都应该有助于你保持工作效率。当您需要生成波德图时，您的电路设计工具应该包括具有频率扫描模拟的SPICE模拟器。SPICE模拟器可以通过扫频范围计算电路中每个网络中的电压和电流。然后可以在标准波德图中显示时域中每个频率的结果，以便进一步分析。

在波德图中立即挑选临界点的相关模拟是pole-zero分析．这个计算将给出产生共振(称为极点)和总衰减(称为零)的频率。这种技术的优点是它还返回每个频率的衰减常数，它描述了时域中的瞬态响应。

当您需要为LTI系统设计电路时，请使用前端设计功能来自Cadence可以帮助您建立电路模型并运行一系列模拟。中的建模和仿真特性PSpice软件模拟器在波德图中计算系统的相位，并执行一系列其他分析。一旦你准备好了制作PCB从您的系统中，只需在空白布局中捕获您的原理图并使用Cadence的电路板设计实用程序。

如果您想了解更多Cadence如何为您提供解决方案，跟我们和我们的专家团队谈谈吧．