14 / 32 · Теория
Читайте модуль и фазу на диаграмме Боде
Вычисляйте частоту среза первого порядка, децибелы и осмысленные тестовые частоты.
Уроки доступны бесплатно. Запишитесь, чтобы сохранять прогресс.
Отношение, а не абсолютное напряжение
Для передаточной функции напряжения модуль в децибелах — , где H — выходное напряжение, делённое на входное при заявленной нагрузке. Отношение напряжений 2 равно 6.0206 dB; 0.1 — −20 dB. Множитель 10 относится к отношениям мощности. Смешение соглашений удваивает или делит пополам графический результат.
Ненагруженный RC-фильтр нижних частот с выходом на C имеет . Частота среза — . Пусть R = 10 kΩ и C = 100 nF. Тогда fc = 159.154943 Hz. На fc модуль — 1/√2 = 0.707107, или −3.0103 dB, фаза — −45°. Срез — не точка внезапного исчезновения выхода.
Три полезные контрольные точки
| Частота | Модуль | Усиление | Фаза |
|---|---|---|---|
| 0.1 fc | 0.995037 | −0.043214 dB | −5.710593° |
| fc | 0.707107 | −3.010300 dB | −45° |
| 10 fc | 0.099504 | −20.043214 dB | −84.289407° |
Значительно выше среза отклик первого порядка приближается к наклону −20 dB на декаду. Асимптота — полезный эскиз, а не точная кривая около fc. Фаза приближается к −90° на высокой частоте. Логарифмические частоты делают читаемыми низкочастотную полосу и высокочастотный спад.
Нагрузка должна оставаться в модели
Если нагрузка 10 kΩ помещена параллельно конденсатору, DC-усиление — 0.5, полюс использует 5 kΩ на C. Абсолютный выход на полюсе тогда 0.5/√2, а не 0.707107. «Точка −3 dB» обычно означает 3 dB ниже усиления полосы пропускания, поэтому задавайте опору.
Планируйте AC-развёртку хотя бы через две декады вокруг нужного среза, затем добавьте точные контрольные частоты. Широкая развёртка показывает форму; точные точки поддерживают числовую приёмку. Сравнивайте модуль и фазу вместе, поскольку неверный узел может случайно дать правдоподобный модуль на одной частоте.
Попробуйте сами
Фильтр нижних частот имеет DC-усиление 4. Каков модуль на полюсе первого порядка и абсолютное усиление в dB там?
Прочитать объяснение
Модуль — 4/√2 = 2.828427. Абсолютное усиление — 20 log10(4) − 3.0103 = 9.0309 dB; это на 3.0103 dB ниже полосы пропускания 12.0412 dB.