对数频率特性(精选)
频率特性(ppt 29页)
极点;而当C很大时,则输出极点为其主极点,并将G的 值代入,则在该条件下系统的主极点简化为
(gm2+gmb2)/C。
22
共源级的频率响应
二、输入阻抗
在高频时,考虑MOS的分布电容后,共源放大级 的输入阻抗并不为无穷大,因此在分析高频等效电 路必须讨论其输入电阻值。
根据KCL定理,对于上图所示的电路有:
Vo
(gm1 sCgd1)V1 s(CCgd1)G
V1
1/
1/ sCi sCi RS
Vi
由以上两式可以很简单地推导出其传输函数
为:Av(s)(sCi (sRC 1Sg)d1s[(C gm 1C )/gRd1S)G]
19
共源级的频率响应
路如图所示,则根据MOS管高频小信号等效模型,可 以得到小信号等效电路。
RS
Vi +-
VDD
M2
RS
V1 Cgd1
M1
Vo
+ Vi - CL
Cgs1
Cgs2
gmb2Vo gm2Vo
gm1V1
Cdb1
Csb2
CL
gds2 Vo
11
共源级的频率响应
进一步简化,可得如图所示的等效电路。
第三节频率特性的对数坐标图
nm3
Re
用解析法求取,令幅相特性表达式中虚
部为零,解得 x ,再把它代入 G j 的
实部,即得与实轴的交点坐标。
nm2
2019/9/29
频率分析法--典型环节的频率特性
n m 1
4
第三节 频率特性的对数坐标图
• BODE图及其特点 • 典型环节的BODE图 • 开环系统的BODE图(单独作一节课讲) • 最小相位系统和非最小相位系统
K
s j K
K
j
e2
j
A( ) K
() tg1( K 0)
L() / dB
L(
)
20
2 log
A(
)
20
log
K
40
20log K 20log ,
20
K 10
当K 1时, 1, L() 0;
20 40 ()
相频特性:
K 1 K 1 K 1
() 180
K 0 log
() K
0 180
K 0 K 0
180
K 0
2019/9/29
频率分析法--典型环节的频率特性
10
积分环节的Bode图
⒉ 积分环节的频率特性:G(s) K
频率响应法示例之二_对数频率特性
频率响应示例之二――对数频率特性
一、绘制下列传递函数的对数幅频渐近特性曲线
)110)(1(200
)(2++=s s s s G 解:开环系统由以下典型环节组成:
2200
,11+s , 1
101+s 1
101+s 的转折频率为ω1
1+s 的转折频率为ω2因为2=m ,
K =200>1,L a )(0ω绘制频段1ωω> k ,1,11.0221=≤==<≤=ωωωωω
2003年
4.(10分/150分)已知单位反馈系统的开环传递函数为
)
164)(12()1.0(16)(22+++++=
s s s s s s s G ,试绘制对数幅频特性渐近线 解: dB
k s s s s s s s s s s s s s G n n 201.0lg 20lg 2011,4,1,1.0)116416)(12()110(1.0)164)(12()1.0(16)(323212222−========+++++=+++++=
时,转折频率为:ωζζωωω
2000年
4.(10分/70分)系统的对数幅频特性如图所示,据此写出该系统相应的传递函数。
解:图中兰色是解题时作的辅助线及环节示意
将对数幅频特性曲线进行分解,从左依次向右可得到系统所包含的开环环节为: K ,111+s T ,12+s T ,113+s T ;其中:2.011=T ;112=T ;1013
=T 故:51=T ;12=T ;1.03=T ;又因 20lgK =20,故K =10
所以,系统的传递函数:)
11.0)(15()1(10)(+++=s s s s G
频率特性的几种表示方法
幅值 1
A( )
增益 0
1.26 1.56 2.00 2.51 3.16 5.62 10.0 2 4 6 8 10 15 20
Monday, August 05, 2019
5
使用对数坐标图的优点:
可以展宽频带;频率是以10倍频表示的,因此可以清楚的 表示出低频、中频和高频段的幅频和相频特性。
wenku.baidu.com
它是在复平面上用一条曲线表示 由0 时的频率特性。 即用矢量G( j) 的端点轨迹形成的图形。 是参变量。在曲线 的上的任意一点可以确定实频、虚频、幅频和相频特性。
Q( )
A( ) ( )
P( )
G(s)
s2
s 1 s 1
根据上面的说明,可知: 频率特性曲线是S平面 上变量s沿正虚轴变化 时在G(s)平面上的映射。
特性。
在控制工程中,频率分析法常常是用图解法进行分析和设 计的,因此有必要介绍常用的频率特性的三种图解表示。
极坐标频率特性曲线(又称奈魁斯特曲线) 对数频率特性曲线(又称波德图) 对数幅相特性曲线(又称尼柯尔斯图)
Monday, August 05, 2019
2
一、极坐标频率特性曲线(又称奈魁斯特曲线)
对数频率稳定判据的内容
对数频率稳定判据
一、什么是对数频率稳定判据?
对数频率稳定判据(Frequency Stability Criterion)是一种用于评估和判断信号频率稳定性的方法。在通信系统、无线电设备等领域中,频率稳定性是一个重要的指标,它反映了信号在时间上的准确性和连续性。对数频率稳定判据可以帮助我们分析和评估信号的频率稳定性,判断信号是否符合要求。
二、对数频率稳定判据的原理
对数频率稳定判据的原理是基于对信号频率的对数变化进行分析。我们知道,对于一个稳定的信号,其频率在时间上应该保持不变。如果信号的频率在一个时间段内发生了变化,我们可以通过计算信号频率对数的一阶导数来判断频率的稳定性。
具体来说,对于一个给定时刻t和频率f(t),我们可以计算其对数频率l(t):
l(t) = ln(f(t))
然后,通过计算对数频率的一阶导数dl(t)/dt,我们可以得到频率的变化率:
dl(t)/dt = d(ln(f(t)))/dt
如果信号的频率变化很小,那么对数频率的一阶导数将趋近于零。而如果信号的频率变化较大,对数频率的一阶导数将不为零。因此,我们可以通过对数频率的一阶导数的大小来评估信号的频率稳定性。
三、对数频率稳定判据的应用
对数频率稳定判据在通信系统、无线电设备等领域中有着广泛的应用。它可以用于以下方面:
1. 频谱分析
通过对信号的对数频率进行分析,我们可以得到信号的频谱特性。频谱是描述信号频率分布的图像,它反映了信号在不同频率上的能量分布情况。对于一个稳定的信号,其频谱应该是稳定的,频率分布应该集中在一个点附近。而对于一个不稳定的
典型环节伯德图
,与零分贝线重合; 是一条斜率为
-20(dB/dec.)的直线。
两条直线在 处相交, 称为转折频率,由这两条直
线构成的折线称为对数幅频特性的渐近线。如图5-14所 示。
精选完整ppt课件
8
很明显,距离转折频率 愈
远
, 愈能满足近似条
件,用渐近线表示对数幅频
特性的精度就愈高;反之,
距离转折频率愈近,渐近线
成正比。
精选完整ppt课件 滞后环节的Bode图
21
精选完整ppt课件
10
惯性环节的相频特性为:
对应的相频特性曲线如图5-14所 示。它是一条由 至 范围内变化 的反正切函数曲线,且以 和 的交点为斜对称.
精选完整ppt课件
11
四一阶微分环节 一阶微分环节频率特性为: 其对数幅频特性是:
一阶微分环节的对数幅频特性如图5-16所示,渐
近线的转折频率为 ,转折频率处渐近特性与精确特
相频特性是一条与ω无关, 值为-n×900 且与ω轴平行 的直线。两个积分环节串联 的Bode图如图5-13所示。
图5-13 两个积分精环选节完整串p联pt课的件Bode图
7
三惯性环节 惯性环节的频率特性是:
其对数幅频特性是:
用两条直线近似描述惯性环节的对数幅频特性, 即在
的低频段时,
在
的高频段时
对数频率特性讲解
Asymptote 渐近线
0
Corner frequency
Bode Diagram of G(jw )=1/(jw T+1) T=0.1
-5
(dB) agnitude
-10 -15
M
-20
精确曲线 Exact curve
-25 0
Asymptote 渐近线
(deg) Phase
-45
精确曲线 Exact curve
1
1 ? 2? ( j ? ) ? ( j ? )2
?n
?n
L(?
)
?
20 log
1?
2? (
j
?
1 )?
(
j
?
)2
? ? 20 log
(1 ?
? ?
2
2 n
)2
?
(2?
? ?n
)2
?n
?n
低频渐近线为一条0分贝的水平线
在低频时,即当 ? ?? ? n
-20log1=0dB
在高频时,即当 ? ?? ? n
Magnitude
10 0
-10
-20 91
Bode Diagram of G(jw)=jw
20dB/dec
90.5
(deg) Phase
90
89.5
系统的频率特性分析(第二讲)
1
0.086 0.34 1.29 2.76 4.30 6.20 4.30 2.76 1.29 0.34 0.086
K 10,T 1, 0.3
G(
j )
s2
10 0.6s
1
o
1 T
40dB/ Dec
微分环节的频率特性
5 微分环节 微分环节有三种:纯微分、一阶微分和二阶微
分。传递函数分别为:
➢二阶振荡环节的对数幅频特性可作如下简化(不考 虑阻尼比):
低频段: TT=1 1 LL(())0d0BdB
高频段: T 1
T ? 1
L() 20lg(T
L() 20lg
)2 T420
lg(T
)dB
40lg T dB
二阶振荡环节Bode图可用上述低频段和高频段的 两条直线组成的折线近似表示。
➢ 低频段和高频段的两条直线相交处的交接频率为 ω=1/T,称为振荡环节的无阻尼自然振荡频率。
➢ 在交接频率附近,对数幅频特性与渐近线存在一定 的误差,其值取决于阻尼比ξ的值,阻尼比越小, 则误差越大.
➢ 对数相频特性曲线在半对数坐标系中对于(ω0, -90°)点是斜对称的。
➢ 对数幅频特性曲线有峰值。
对数频率特性——Bode图 在工程实际中,常常将频率特性画成对数坐标图形
式,这种对数频率特性曲线又称Bode图,由对数幅 频特性和对数相频特性组成。 Bode图的横坐标按lgω分度(10为底的常用对数), 即对数分度,单位为弧度/秒(rad/s) 对数幅频曲线的纵坐标按
第三节频率特性的对数坐标图
-10
-20
0°
-45°
-90°
1
1
1
20T 10T 5T
1
1
2
2T
T
T
5
10
20
T
T
T
图中,红、绿线分别是低频、高频渐近线,蓝线是实际曲线。
振荡环节
2019/9/29
频率分析法--典型环节的频率特性
13
惯性环节的Bode图
波德图误差分析(实际频率特性和渐近线之间的误差):
当 o 时,误差为:1 20log 1T 2 2 当 o 时,误差为:2 20log 1T 22 20logT
n m
2
时的极限角与
G
j
(5-87)
的分子、分母的阶数之差有关:
当 n m 1 时,特性曲线沿负虚轴卷向原点; 当n m 2 时,特性曲线沿负实轴卷向原点; 当 n m 3 时,特性曲线沿正虚轴卷向原点;
依此类推,如右图。
3)与坐标轴的交点
Im
GH平面
而非最小相位系统的相角变化范围通常比前者或者相角变化范围虽不大但相角的变化趋势与幅频特性的变化趋势不一致如最小相位系统和非最小相位系统最小相位系统和非最小相位系统2011921频率分析法典型环节的频率特性33最小相位系统和非最小相位系统最小相位系统和非最小相位系统在最小相位系统中对数频率特性的变化趋势和相频特性的变化趋势是一致的幅频特性的斜率增加或者减少时相频特性的角度也随之增加或者减少因而由对数幅频特性即可唯一地确定其相频特性
自动控制原理5第二节对数频率特性
wT 2.0 3.0 4.0 5.0 7.0 10 20 50 100
(w ) -63.4 -71.5 -76 -78.7 -81.9 -84.3 -87.1 -88.9 -89.4
当w 0时,(0) 0;当w 1 时,( 1 ) ;当w 时,() 。
T
T4
2
由图不难看出相频特性曲线在半对数坐标系中对于(w0, -45°)
-80
4
使用对数坐标图的优点:
可以展宽频带;频率是以10倍频表示的,因此可以清楚的 表示出低频、中频和高频段的幅频和相频特性。
可以将乘法运算转化为加法运算。
m1
m2
K
(1 i s)
(1
2
k
k
s
2 k
s
2
)e
Td
s
G(s)
i 1
k 1
n1
n2
s (1 Tj s) (1 2 lTl s Tl2 s 2 )
(w) K
0 180
K 0 K 0
180
7
K 0
⒉ 积分环节的频率特性:G(s) K
s
频率特性:
G( jw )
K
j
K
K
e2
jw w w
积分环节的Bode图
L(w) / dB
40 20
A(w ) K w
对数频率特性
Phase (deg)
Magnitude (dB)
60 40 20
0 2
-20
-40 1
-60 180 135
90 45
0 -45 -90
-1
10
图:
Bode Diagram
3
-20dB/dec
-40dB/dec
-60dB/dec
0
1
10
10
Frequency (rad/sec)
1 的对数频率特性曲线
Asymptote 渐近线
0
Corner frequency
Bode Diagram of G(jw )=1/(jw T+1) T=0.1
-5
-10
-15
精确曲线 Exact curve
-20
-25 0
Asymptote 渐近线
精确曲线 Exact curve
-45
Phase (deg)
-90
0
1
2
L() 20log K
() 0
21
20.5
Bode Diagram of G(jw )=K=10
Magnitude (dB)
20
19.5
19 1
0.5
Phase (deg)
0
-0.5
-1
0
第四章 频率特性分析1
本 章 内 容
4.1 频率特性概述 4.2 频率特性的图示方法 4.3 频率特性的特征量
3
基本要求、重点和难点
一、基本要求
掌握频率特性的定义和代数表示法以及与传递函数、 单位脉冲响应函数和微分方程之间的相互关系;掌 握频率特性和频率响应的求法。 掌握频率特性的Nyquist图和Bode图的组成原理,熟 悉典型环节的Nyquist图和Bode图的特点及其绘制, 掌握一般系统的的Nyquist图和Bode图的特点和绘制。 了解闭环频率特性与开环频率特性之间的关系。 掌握频域中性能指标的定义和求法;了解频域性能 指标与系统性能的关系。 了解最小相位系统和非最小相位系统的概念。
¾输入正弦信号时,线性系统输出稳定后也是正弦信号。 ¾输出正弦信号的频率与输入正弦信号的频率相同。 ¾输出幅值和输出相位随着输入正弦信号频率的变化而有规 律的变化。
8
对于稳定的线性定常系统,其响应包含瞬 态响应和稳态响应。若对其输入一谐波信号: xi (t ) = X i sin ωt
其中 X i 为输入谐波的幅值系数。
18
4.1.2 频率特性与传递函数的关系 系统的幅频特性和相频特性分别为:
X o (ω ) G ( jω ) X i A(ω ) = = = G ( jω ) Xi Xi
ϕ(ω) = ωt +∠G( jω) −ωt = ∠G( jω)
频率特性的几种表示方法
Q( )
A( ) ( )
P( )
G(s)
s2
s 1 s 1
根据上面的说明,可知: 频率特性曲线是S平面 上变量s沿正虚轴变化 时在G(s)平面上的映射。
0 由于 | G( j) |是偶函数, 所以当 从 0 和0 变化时,奈魁 斯特曲线对称于实轴。
Wednesday,
December 25, 2019
2
二、对数频率特性曲线(又称波德图)
它由两条曲线组成:幅频特性曲线和相频特性曲线。
波德图坐标(横坐标是频率,纵坐标是幅值和相角)的分度:
横坐标分度:它是以频率 的对数值 log 进行分度的。所 以横坐标(称为频率轴)上每一线性单位表示频率的十倍变化, 称为十倍频程(或十倍频),用Dec表示。如下图所示:
频率特性可以写成复数形式:G( j) P() jQ() ,也可 以写成指数形式:G( j) | G( j) | G( j)。其中,P() 为实 频特性,Q()为虚频特性;| G( j) |为幅频特性,G( j) 为相频
特性。
在控制工程中,频率分析法常常是用图解法进行分析和设 计的,因此有必要介绍常用的频率特性的三种图解表示。
Wednesday,
December 25, 2019
4
使用对数坐标图的优点:
可以展宽频带;频率是以10倍频表示的,因此可以清楚的 表示出低频、中频和高频段的幅频和相频特性。 可以将乘法运算转化为加法运算。 所有的典型环节的频率特性都可以用分段直线(渐进线) 近似表示。 对实验所得的频率特性用对数坐标表示,并用分段直线近 似的方法,可以很容易的写出它的频率特性表达式。
对数频率特性曲线
出c(t).
解:系统频率特性为
G( j ) 1
1
arctan 0.5
j0.5 1 0.25 2 1
当频率ω=6.28时,
G( j6.28) 0.3 72.4
故系统的稳态输出为
css (t) 10 0.3sin(6.28t 72.4)
自动控制原理
A
自动控制原理
第五章 频域分析法-频率法
(1)幅相频率特性曲线(极坐标图/幅相曲线)
频率特性
(j ) (j ) (j ) M( )( )
幅相曲线:从0→∞变化时,φ(jω)在复平面
上划过的轨迹。
复 G( j)与G( j)
平 面
关于实轴对称。
自动控制原理
第五章 频域分析法-频率法
G j s s j j
L( ) db
20
[+20]
A( ) , ( ) 90o
0
0.1 1
10
j
-20
( )
900
伯德图
0
a、奈奎 斯特图
与积分
环节关 0
于w轴
0.1
1
对称。
10
b、伯德图
4.惯性环节
惯性环节
G(s) 1 , Ts 1
稳定系统的频率特性可由实验的方法确定。
对数频率特性讲解共34页文档
谢谢!
36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。——西班牙
ຫໍສະໝຸດ Baidu
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
第四章 频率分析法2
一.概念: 奈魁斯特曲线不能表示系统各环节的单独作用,而且计算 工作量较大,因此对频率特性中的幅频特性取对数,各环节的 幅值相乘变为相加,曲线可用直线代替,这样绘出的图形简单、 方便、直观地表示各环节的作用。 1.对数幅频特性图:将幅频特性A(w)取常用对数后再乘以 20记为:L(w)=20lgA(w),单位(dB) 对数幅频特性坐标系中,横坐标采用对数分度,但标注时只 标w,纵轴采用线性分度。 横轴上频率满足的关系:若在横轴上任取两点,使两点间的频率 满足w2/w1=10,则w1与w2间距离为1=lg(w2/w1)=lg10 一个10倍频程:不论坐标轴的起点是多少,只要角频率w变化 10倍,在横轴上线段长度均为1个单位(dec)
45°
1/T w
6.振荡环节
1 1 G ( s) 2 2 T ( j ) 2T ( j ) 1 1 (T ) 2 j 2T 1 (T ) 2 j 2T [1 (T ) 2 ]2 (2T ) 2
L( ) 20 lg A( ) 20 lg
1 [1 (T ) 2 ]2 (2T ) 2
V ( ) 2 T ( ) arctg arctg[ ] 2 U ( ) 1 (T )
当 T 1T
(低频) L( ) 0
( w) 0
L(w)/dB 0
1/T