在滤波器和放大器设计中生成和理解波德图

想象一下这样的场景:一个10岁的孩子刚刚在生日时收到了他的第一把芬达电吉他和配套的放大器，然后开始转动。我在实验放大器的设置和听声音变化的过程中获得了很多乐趣，而在这个过程中我的父母都很讨厌。

我不怎么弹吉他了。相反，我学会了更多使用波德图的放大器。这个简单的数学工具对于理解滤波器、放大器、控制系统、振荡器和其他电子设备的行为是至关重要的。理解Bode图可以帮助您针对特定的应用程序优化设计。

什么是波德图?

波德图是一种特殊类型的图，用于理解和总结电子电路(特别是线性定常电路)的影响交流信号用不同的频率。在检查滤波器或放大器的性能时，需要计算不同频率的信号在通过设备时是如何衰减或放大的。

在设计电子滤波器或放大器时，输出信号的输出幅值和相位将取决于输入信号的频率。举个例子，一个RLC电路的所有元件都是串联的。这个电路就像一个带通滤波器，强烈衰减频率远离共振的信号。在弱阻尼存在的情况下，输出信号在共振时达到最大振幅。输出信号相对于输入信号也会得到一个相位差，这个相位差是频率的函数。

这种行为可以用一个叫做传递函数的重要函数来总结。这个函数告诉你设备如何修改不同频率的信号。传递函数定义如下:

注意，这将振幅和相位集中到一个非常方便的频率函数中。取传递函数的大小告诉你输入信号的大小如何变化，而传递函数的相位告诉你输入和输出信号之间的相位差:

波德图显示了与传递函数相同的行为，但它使用对数转换为分贝。下图覆盖了一个二阶低通滤波器的传递函数和波德图作为例子。当你观察传递函数的高频尾部时，通过观察传递函数就很难确定滤波器的有效性。从波德图中，你可以看到衰减随着输入信号频率的增加几乎在对数尺度上线性增加。

二阶低通滤波器的传递函数和波德图

了解波德图

波德图对于理解滤波器或放大器在特定频率下如何影响交流信号非常有用。对于所有频率，滤波器的传递函数的幅值都小于或等于1。相反，放大器的传递函数在特定频率下会增加到1以上。一旦你有了电路的波德图，你就可以很容易地把它转换成传递函数，反之亦然。

使用波德图可以提取这种行为并将其引用为分贝值，而无需在时域中工作。当处理谐波信号时，你当然可以观察滤波器的行为以及它在时域是如何影响谐波信号的，但这在频域是比较困难的。在频域工作允许您快速生成波德图，并立即了解您的电路如何影响任何频率的信号。

一旦你知道了电路的传递函数，你就可以用它来确定时域信号的输出波形，使用傅里叶变换。你可以取一个任意的输入波形并用傅里叶变换将其转换到频域。用输入频谱乘以传递函数就得到了电路输出信号的频谱。然后，您可以应用傅里叶反变换，并将输出频谱转换回时域波形。

用香料包建立一个波德阴谋

如果你想为电路画一个波德图在设计过程的早期，您将需要使用一个SPICE包模拟电路使用频率扫描。这个工具允许您计算信号在一定频率范围内的振幅和相位。你不需要从时域的多个信号中手动读取振幅和相位。

用波德图进行正确的电路分析应该比一些古怪的模拟波更容易读懂

使用功能强大的SPICE包可以简化复杂电路的频域分析，允许您调优和优化模拟系统的行为。OrCAD PSpice软件模拟器从节奏允许您执行频率扫描，暂态分析，和分析模拟电路的任何应用程序的许多其他任务。

这种独特的包装适合复杂PCB设计，直接与您的设计数据接口，并帮助您理解电路的波德图。

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