频率响应介绍_频率响应概念

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伺服阀频率响应计算方式

伺服阀频率响应计算方式
伺服阀是一种用于调节流体流量和压力的元件，通常应用于工业自动化控制系统中。

在实际应用中，伺服阀的频率响应是一个重要的参数，它表示了伺服阀能够对输入信号的变化做出快速、准确的响应能力。

本文将介绍伺服阀频率响应的计算方式。

1.频率响应的定义
在控制系统中，频率响应是指系统对不同频率的输入信号所表现出的输出特性。

频率响应通常通过系统的传递函数来描述，传递函数是输入输出关系的数学表示。

2.伺服阀的传递函数
伺服阀的传递函数描述了输入压力和输出流量之间的关系。

传递函数可以通过实验测量或者理论计算得到。

一般来说，伺服阀传递函数可以使用二阶系统来近似表示。

3.二阶系统的传递函数
二阶系统的传递函数一般形式为：H(s) = K / (s^2 + 2ξω_ns + ω_n^2)，其中K表示增益，ξ表示阻尼比，ω_n表示自然频率。

这里s 是一个复变量，表示复频域中的频率。

4.伺服阀的频率响应计算
伺服阀的频率响应可以通过传递函数来计算。

一般来说，有两种常用的方法：频域法和时域法。

(1)频域法
频域法通过在传递函数中将s替换为复频域上的频率值来计算频率响应。

可以使用频域分析工具，如波特图或者Nyquist图，来绘制伺服阀的频率响应曲线。

(2)时域法
时域法通过将传递函数表示成微分方程形式，然后使用微分方程的求解方法来计算频率响应。

这可以通过Laplace变换和逆Laplace变换来实现。

时域法更加适用于复杂的控制系统。

5.伺服阀频率响应的参数
6.频率响应的影响因素
总结：。

电路的频率响应

网络函数 : 输出(响应)相量与输入(激励)相量之比. 输出(响应)相量与输入(激励)相量之比.
H ( jω )
P.280 例11-1 求网络函数. 求网络函数. 网络函数与什么有关? 网络函数与什么有关? 1,输入,输出的选取; ,输入,输出的选取; 2,电路的结构; ,电路的结构; 3,电路元件的参数; ,电路元件的参数; 4,频率. ,频率.
H ( jω ) = H ( jω ) ∠ ( jω ) H ( jω )
幅频特性相频特性
( jω )
9.8 RLC电路频率响应谐振电路频率响应
谐振(resonance)是正弦电路在特定条件下所产生的一种是正弦电路在特定条件下所产生的一种谐振特殊物理现象,作为电路计算没有新内容, 特殊物理现象,作为电路计算没有新内容,主要分析谐振电路的特点. 路的特点.
3,RLC串联电路谐振时的特点 , 串联电路谐振时的特点
(1). U 与 I 同相 .
Z = R + j (ωL 1 ) = R ωC & & & I =U Z =U R
(2). 入端阻抗为纯电阻,即Z=R.电路中阻抗值最小. 入端阻抗Z为纯电阻, 最小. .电路中阻抗值|Z|最小 (3). 电流达到最大值 0=U/R (U一定 . 电流I达到最大值达到最大值I 一定). 一定此特征可用作判断电路是否发生了串联谐振的依据. 发生了串联谐振的依据. + (4). L,C上串联总电压为零,即上串联总电压为零, 上串联总电压为零
U = UR = I 0 R jω0 L & U L 0 = jω0 L I = R I 0 = jQ U R I 1 UC0 = = j R I 0 = jQ U jω0C ω0CR

什么是频率响应

什么是频率响应频率响应是指信号经过系统或设备时，不同频率成分的增益或衰减程度。

它描述了系统对不同频率输入信号的响应能力，包括传输或处理信号时对频率的变化如何进行放大或减弱。

频率响应是衡量系统性能的重要参数之一，对于音频设备、通信系统、音响系统等具有重要的意义。

频率响应通常用图形的形式表示，其横轴表示频率，纵轴表示增益或衰减程度。

在图形上，我们可以看到不同频率点处的振幅变化情况，从而了解系统对不同频率信号的放大或衰减情况。

频率响应图形通常为连续曲线，能够直观地显示出系统对于不同频率信号的响应特性。

频率响应的单位通常以分贝（dB）为衡量标准。

分贝是一种相对单位，用于描述信号的增益或衰减程度。

在频率响应图形中，增益大于0dB表示信号被放大，而衰减则表示信号被减弱。

通过分析频率响应图形，我们可以了解系统在不同频率下对信号的处理能力，进而判断系统的性能优劣。

频率响应的主要特征有两个，分别是通频带和截止频率。

通频带是指系统能够传输或处理的频率范围，常用单位为赫兹（Hz）。

通频带可以告诉我们系统对于低频和高频信号的响应情况，对于音频系统来说，较宽的通频带可以提供更好的低频和高频音质表现。

而截止频率是指在该频率下系统的增益已经衰减到一定程度，无法再传输或处理信号。

截止频率通常是指-3dB的点，也就是系统响应下降3dB的频率点。

频率响应在音频系统设计和调试中有着重要的应用。

对于音响设备和扬声器，优秀的频率响应表现可以提供更加准确和平衡的音质体验。

在通信系统中，频率响应的平坦度能够决定信号传输质量和可靠性。

因此，在系统设计和选择设备时，频率响应是需要重点考虑的因素之一。

总结起来，频率响应是描述信号经过系统或设备后，不同频率成分的增益或衰减程度。

它能够直观地展示系统对于不同频率信号的响应特性，是衡量系统性能重要的参数之一。

在音频设备、通信系统等领域，频率响应的优劣直接关系到信号传输的质量和体验效果。

因此，了解和掌握频率响应的概念和特点，对于设计和选择合适的系统和设备都至关重要。

放大电路的频率响应

20 lg A V (dB)
0dB ；称之为波特图。 ①当 f 0.1 f H 时， 20 lg A V 3dB ； ②当 f f 时， 20 lg A
H V
20 dB ； ③当 f 10 f H 时， 20 lg A V
0.01fH
低通电路的相频特性曲线 fH 称之为上 f arctan 限截止频率 f H （上限频率） ①当f 0.1 f H 时， 0o； ②当f f H 时， 45o； ③当f 10 f L时， 90o
极间电容的存在，
耦合电容的存在，对
对信号构成了低通电
路，即对频率足够低
信号构成了高通电路，
即对频率足够高的信号
的信号相当于开路，
对电路不产生影响。
相当于短路，信号几乎
无损耗地通过。
U i
U o
U i
U o
一. 频率响应的基本概念
1.RC高通电路的频率响应图中：
V i V o
1 AV ( ) 2 f 1 f H f ( ) arctan f H
幅频特性
相频特性
( ) A V
1 f 1 f H
2
幅频特性
f ( ) arctan f H
gm U be rbe UT 将 rbe 1 代入 g m，有 : IE I b

IE gm UT
3.确定混合π 模型的主要参数：混合π模型
Cbc I Cbc
h参数模型 b
U ce
ib
ic βib

4.3.1 频率响应的基本概念

模拟电子技术基础
4.3.1 频率响应的基本概响概念的引出
式中，
称为幅频特性；称为相频特性。
2. 放大电路频率响应的定性分析
中频区，和是与频率无关的常数， = -180o。
2020/6/2
2
频率响应的基本概念
低频区，由于C1的分压作用，使下降。耦合电容 C1 与放大电路的输入电阻 Ri 构成一个 RC 高通电路，产生一个 0o ~ 90o 超前的附加相移。
高频区，由于极间电容分流使下降，发射结两端的等效电容 C‘ 与输入回路等效电阻 R‘ 构成一个 RC 低通电路，产生一个 -90o ~ 0o 滞后的附加相移。
2020/6/2
3
频率响应的基本概念
3. 对数频率响应——波特图
（1）横坐标的取法：用对数刻度，记作“lgf ”。每一个十倍频率范围在横轴上所占长度称为十倍频
程(记为dec)。
（2）纵坐标的取法：对于幅频特性采用对数刻
度，记作 “
”，单位为分贝；对于相频特
性用“度” (o)表示。
显然，“波特图”法的优点是，缩短坐标、扩大视野；便于表示多级放大电路的频率特性（即乘法变加法），从而解决了人们作图的困难。
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频率响应的波特图分析

《模拟集成电路基础》课程研究性学习报告频率响应的波特图分析目录一.频率响应的基本概念 (2)1. 概念 (2)2. 研究频率响应的意义 (2)3. 幅频特性和相频特性 (2)4. 放大器产生截频的主要原因 (3)二．频率响应的分析方法 (3)1. 电路的传输函数 (3)2. 频率响应的波特图绘制 (4)（1）概念 (4)（2）图形特点 (4)（3）四种零、极点情况 (4)（4）具体步骤 (6)（5）举例 (7)三．单级放大电路频率响应 (7)1.共射放大电路的频率响应 (7)2.共基放大电路的频率响应 (9)四．多级放大电路频响 (10)1.共射一共基电路的频率响应 (10)（1）低频响应 (11)（2）高频响应 (12)2.共集一共基电路的频率响应 (13)3.共射—共集电路级联 (14)五．结束语 (14)一.频率响应的基本概念1.概念我们在讨论放大电路的增益时，往往只考虑到它的中频特性，却忽略了放大电路中电抗元件的影响，所求指标并没有涉及输入信号的频率。

但实际上，放大电路中总是含有电抗元件，因而，它的增益和相移都与频率有关。

即它能正常工作的频率范围是有限的，一旦超出这个范围，输出信号将不能按原有增益放大，从而导致失真。

我们把增益和相移随频率的变化特性分别称为幅频特性和相频特性，统称为频率响应特性。

2.研究频率响应的意义通常研究的输入信号是以正弦信号为典型信号分析其放大情况的，实际的输入信号中有高频噪声，或者是一个非正弦周期信号。

例如输入信号i u 为方波，s U 为方波的幅度，T 是周期，0/2ωπ=T ，用傅里叶级数展开，得...)5sin 513sin 31(sin 22000++++=t t t U U u s s i ωωωπ 各次谐波单独作用时电压增益仍然是由交流通路求得，总的输出信号为各次谐波单独作用时产生的输出值的叠加。

但是交流通路和其线性化等效电路对低频、中频、高频是有差别的，这是因为放大电路中耦合电容、旁路电容和三极管结电容对不同频率的信号的复阻抗是不同的。

控制工程-频率响应的基本概念

弦，幅值和相角随ω而改变。
不稳定
40
不考虑!
南华大学
第四章系统的频率响应分析
频率响应和频率特性
频率响应：系统对正弦输入的稳态响应
重点：
(1) 频率特性基本概念、求取方法、代数表示法 (2) 典型环节频率特性的特点及绘制 (3) 一般系统开环频率特性的特点及绘制
难点：
系统开环频率特性画法，包括Nyquist图和Bode图的绘制。
1）由开环频率特性闭环系统稳定性及性能
不需要求系统特征根，是一种图解法，简单，但不精确
2）物理意义明确许多元部件此特性都可用实验法确定,工程上广泛应用 3）在校正方法中，频率法校正最为方便
南华大学
第四章系统的频率响应分析
频率特性的求解方法
（1）利用定义来求：先求系统输出的时间响应xo(t)，再从xo(t)的稳态项中求出频率响应的幅值和相位，再按幅频特性和相频特性的定义可求出幅频特性和相频特性；（2）由传递函数得到：将系统传递函数中的s用jω来代替即可求出；同时还可以用此方法求出系统在谐波输入作用下的稳态响应；（3）用实验的方法求出：通过改变谐波输入的频率找到一系列对应的输出幅值与相位，就可找到A(ω)和(ω)
它描述系统对不同频率输
第四章系统的频率响应分析
(3) 频率特性与传递函数的关系
A( ) 1 1 T 2 2
( ) arctanT
以jω代替s
即G(s)G(j)
A( )( ) 1 jT 1
对比
G( s ) 1 Ts 1
22011??????txxai??????????????????tarctanioxx????????南华大学第四章系统的频率响应分析3频率特性与传递函数的关系以j代替s即即gs?gj??11????tssg2211????ta??????????tarctan????11??????tja????????对比南华大学第四章系统的频率响应分析4幅频特性和相频特性可由一个表达式表示即称为系统的频率特性是的复变函数

第4章放大电路的频率响应

b rbc rbe

Ic g m U be

c
Cπ
U be
U be
Cπ
rce U ce

e

e
Ie
e
1.完整的混合模型
be

Cμ
b

rce
b
Ib r bb
Ic

rbc

g m U be

c
U be
U be rbe

Cπ
rce U ce

e

e
高频时由于结电容的影响 I 和 I ，已不能保持正比关系，所以用放射结上的电压U 来控制集电极电流Ic,

f fL f 1 fL
2
AuL
Uo

Ui
fL 相频响应： L arctan f
（1）幅频响应：
f j L fL AuL f 1 j 1 j L fL
j
当f<<fL 时，
AuL

f fL f 1 fL
c
Ic

1.共射极截止频率fβ
I c ( g m jCπ ) U be

g m U be

U be rbe
Ib

U be 1 1 rbe // // jCπ j Cμ
e

图5.10 计算的模型
f
2. RC高通电路
+

时间常数τL=R2C2，令
+
C2 R2
L 1 1 fL 2 2 L 2 R2C2

模拟电子技术基础第五章频率响应PPT课件

第5章频率响应
UCRUCRUCRsississisCrCrRbCrRbbRbebsebseesee((rr(RCrrbRbCrrbRbCbbSbeMbSeMbSeMrrrrbbrrbCbbeCbbCebebb)Ub)Ub)Ueeesss((1(1R1RRssrgsrbgrbgbmemermeRrbrRbRebeLeLUL)U)UC)CsCsbsbbeee
U1 －
Z1
Z
N
A(jω) ＝
U2 U1
(a)
I2 ＋
U2 －
Z2
图5–7 (a)原电路；
(b)等效后的电路
I1 ＋
U1 －
N
Z1
A(jω) ＝
U2 U1
第5章频率响应
I2 ＋
Z2
U2
－
(b)
图5–7 (a)原电路；
(b)等效后的电路
第5章频率响应
Z1Z1ZU11IU1I1 11UUII1111 UU 1U1UUZZ1U11ZU1UUZ1U12U2221111ZUUZ2ZZUU2UU12U2U2121212 111Z1ZAZAuZAu Au u
(5–1) (5–2a) (5–2b)
第5章频率响应
图5–2给出了不产生线性失真的振幅频率响应和相位频率响应，称之为理想频率响应。
|Au(jω)|
(jω)
K
0
0
ω
ω
∞ω
(a)
(b)
图5–2 (a)理想振幅频率响应；(b)理想相位频率响应
第5章频率响应
5–1–2实际的频率特性及通频带定义实际的振幅频率特性一般如图5–3所示。在低频和
三、高频增益表达式及上限频率
第5章频率响应

模电第七章频率响应中的基本概念

ψ(jω) 90o 45o
0
ω
第7章频率响应 7.2 晶体管的高频小信号模型与频率参数
晶体管的混合π型等效电路
c N b rb'c
rbb' b'
Cb'c
g mU be Cb'e
rce
P N
rb'e
e
c
rb'c
第7章
频率响应
cb'c cb'
e
rce
b
b'
gmU be
rb'e
e
I b rbb' U be
RC RL
Ui
U be
RB rb'e Cb'e
gmU be
Uo
第7章
频率响应
gmU be R U2 Uo L gm R K L U 1 U be Ub e
1 Z jC bc
1 1 1 1 1 Z1 Z 1 g m R jC bc j (1 g m R )C bc jC M 1 1 K L L
2 当 z时，( 10 z )，20 lg 1 ( ) 20 lg z z 2 当 z时， 20 lg 1 ( ) 20 lg 2 3dB z 2 当 z时，( 0.1 z )，20 lg 1 ( ) 0 z
密勒定理
I1 U1
Z
第7章
I2 U2 I1 U 1 Z1
频率响应
I2
U2 K U1
U2 K U1
Z2
U2
1 Z1 Z 1 K

1频率响应的基本概念详解

各率
种的号在造不正同弦-与成9频波0输º低~入-放大器1频信80相号º之位的间相失,这真位就差。会
BW
0 fL
f fH
输出幅电频压响与应输入电
压之间的相位差
0
f
-90
以共射极放大电路为例：相频曲线中的平坦段表示在中频
(2)-1相80 频响应
段，输出信号电压与输入信号在较-高270频率处,输相出频响信应
所以 Au=
1
= —1+—j ———H—
其中H=1/(RC)
连续
低通电路
RC低通电路的频率响应
结论:各种频率通过此 RC 电路时，信号中大(即频率高 )的成份，| Au | 小即高频输出电压UO小; 信号中小 (即频率低) 的成份, | Au |大，即低频输出电压UO大 ,低频可通过而高频受到衰减。这就是低通电路。
f
通-频90带，简称为带
宽-1B通8W0 。频带BW=fH-fL
-270
相频响应
本连页续完
频率响应及带宽和波特图
1、增益的分贝(dB)表示法 2、频率响应及带宽 (1)幅频响应及带宽
Au(dB用的)倍放数大表增示益
Au0 0.707Au0
带宽 BW = fH - fL
(2)相在频较响低应频率处 , 输出信
这种低通电路的传递函
数Au 与j的关系是一次幂,
所以称为一阶低通电路。
R
性U－i+RCR低C低C通通电电U路路o －+的幅U频i+-X特RC++--
U
o
低通电路信号传输出规律
定义传递函数为 Au=UO / Ui

自动控制原理(第二版)第五章频率响应法

发展多变量频率响应法
针对多输入多输出系统，需要发展多变量频率响应法，以便更好地处理复杂系统的分析问题。
深入研究非最小相位系统
针对非最小相位系统的稳定性判断问题，需要深入研究其频率响应特性，并寻求有效的解决方法。
06
CATALOGUE
结论
总结频率响应法的要点与重点
01 02 03 04
频率响应法是一种通过分析线性定常系统对正弦输入信号的稳态响应来评价系统性能的方法。
频率响应法的优势与局限性
优势
频率响应法能够提供系统在整个频率范围内的动态性能信息，有助于全面了解系统的性能特点；通过分析频率特性，可以更容易地识别系统的稳定性和潜在的谐振问题。
局限性
频率响应法主要适用于线性定常系统，对于非线性或时变系统，其应用可能受到限制；此外，频率响应法无法提供系统的时域信息，如瞬态响应和稳定性。
05
CATALOGUE
频率响应法的局限性与改进方法
频率响应法的局限性
01
频率响应法主要适用于线性时不变系统，对于非线性或时变系统，频率响应法可能不适用。
02
频率响应法只能给出系统在正弦输入下的稳态输出，无法反映系
统的动态行为。
频率响应法无法处理多输入多输出系统，对于复杂的多变量系统，需要采用其他方法进行分析。
02
CATALOGUE
频率响应的基本概念
频率特性的定义
频率特性
系统对正弦输入信号的稳态输出与输入之比，用复数表示的频率函数。
频率特性与传递函数
传递函数是系统在零初始条件下，频率特性的解析表达式。
频率特性与系统性能
频率特性直接反映系统在不同频率的正弦输入信号下的响应特性，与系统的动态和稳态性能密切相关。

第五章频率响应

分析滤波电路，就是求解电路的频率特性，即求解Au (Aup （通带放大倍数） ) 、 fp和过渡带的斜率。
滤波电路的分类：
无源滤波电路：仅有无源元件（R、C、L）组成
有源滤波电路：有无源元件和有源元件（双击型晶体管、单级型管、集成运放）共同组成
1.无源低通滤波器：
信号频率趋于零时，电容容抗趋于无穷大（开路），通带放大倍数:
切比雪夫(Chebyshev) 贝塞尔（Bessel）
图7.4.15三种类型二阶LPF幅频特性
7.4.3 其它滤波电路
一、高通滤波电路
高通滤波电路与低通滤波电路具有对称性
1.压控电压源二阶高通滤波电路
2.无限增益多路反馈二阶高通滤波电路
图7.4.16二阶高通滤波电路
二阶有源高通滤波器
A u
时域(t)变量t是实数，复频域F(s)变量s是复数。变量s又称“复频率”。
拉氏变换建立了时域与复频域(s域）之间的联系。 s=jw，当中的j是复数单位，所以使用的是复频域。
通俗的解释方法是，因为系统中有电感X=jwL、电容X=1/jwC，物理意义是，系统H(s)对不同的频率分量有不同的衰减，即这种衰减是发生在频域的，所以为了与时域区别，引入复数的运算。在复频域计算的形式仍然满足欧姆定理、KCL、 KVL、叠加法。
A
R 1
u 1 ( f )2 j3 f
f
f
0
0
图7.4.8简单二阶低通电路的幅频特性
二、反相输入低通滤波器
1.一阶电路
令信号频率＝0，求出通带放大倍数
A
R 2
up
R
1
电路的传递函数
图7.4.11反相输入一阶

第5章放大电路的频率响应(1)

5 - 1 - 25
例1：已知某电路的波特图如图所示。（1）电路的中频电压增益＝ -32 。＝ 30 dB， A um
（2）电路的下限频率fL≈ 10 Hz，上限频率fH≈ 100 kHz。
（3）电路的电压放大倍数＝的表达式 A u
A u 32 (1 10 f )( 1 j 5 ) jf 10 或A u 3.2 jf f f ( 1 j )( 1 j 5 ) 10 10
5 - 1 - 34
例3（p243 自测题一）选择正确答案填入空内。
（ 3）当信号频率等于放大电路的fL 或 fH时，放大倍数的值约下降到中频时的 B 。 A.0.5倍 B.0.7倍 C.0.9倍即增益下降 A 。 A.3dB B.4dB C.5dB （4）对于单管共射放大电路，当f ＝ fL时，输出与输入相位关系是 C 。 A.＋45˚ B.－90˚ C.－135˚ 当f ＝ fH时，输出与输入的相位关系是 C 。 A.－45˚ B.－135˚ C.－225˚
模拟电子技术基础
第十七次课
河北科技大学信息学院
基础电子教研室
5-1-1
第五章放大电路的频率响应
. 频率响应概述
. 晶体管的高频等效模型 . 放大电路的频率响应
5-1-2
5.1 频率响应概述
一、频率响应的概念：在放大电路中，放大倍数与信号频率的函数关系，称为频率响应或频率特性。
放大电路中由于C，L及晶体管极间电容的存在，电路对不同频率的信号具有不同的放大能力。在第二章中2.1介绍电路性能时，简单说明了通频带的概念。指出放大电路对某一频率范围的信号能正常放大，这个频率范围称为通频带。了解电路对不同频率信号的放大能力，在使用电路前应查阅资料，了解通频带，确定电路的适用范围。

连续系统频率响应的物理意义及工程概念

连续系统频率响应的物理意义及工程概念
连续系统的频率响应是指系统对不同频率的输入信号产生的输
出信号的响应情况。

在信号处理和控制系统中，频率响应是一个重要的概念，用于分析和设计系统的性能。

物理意义：
频率响应反映了系统对不同频率输入信号的传递特性。

它告诉我们系统在不同频率下对输入信号的放大或衰减程度，以及相位延迟情况。

通过分析频率响应，可以了解系统在不同频率下的频率选择性、滤波特性和传递特性。

工程概念：
在工程中，频率响应常用于系统分析和设计。

一些常见的工程概念与频率响应相关，包括：
1. 频率响应曲线：将系统的频率响应以图形的方式表示出来，通常用频率作为横轴，增益或幅度响应作为纵轴。

频率响应曲线可以用于评估系统的频率选择性、滤波特性和稳定性。

2. 增益：频率响应中的增益表示系统对输入信号的放大或衰减程度。

增益可以是线性的，也可以是对数形式的（如分贝）。

3. 相位：频率响应中的相位表示系统对输入信号的相对延迟。

相位可以是正的或负的，表示信号相对于输入信号的滞后或超前。

4. 频率特性：频率响应可以用于分析系统的频率选择性和滤波特性。

例如，可以通过频率响应曲线确定系统的截止频率、带宽和滤波器类型（如低通、高通、带通或带阻）。

5. 稳定性：频率响应可以用于评估系统的稳定性。

通过分析频率响应曲线，可以确定系统的增益裕度和相位裕度，以判断系统是否稳定。

总之，连续系统的频率响应具有重要的物理意义和工程概念，可以用于分析系统的传递特性、滤波特性和稳定性，以及用于系统的设计和控制。