电路中的频率响应特性分析

使用Multisim进行电路频率响应分析

作者：XChuda

Multisim的AC Analysis功能用于对电路中一个或多个节点的电压/电流频响特性进行分析，画出伯德图。本文基于Multisim 11.0。

1、实验电路

本例使用如图的运放电路进行试验。该放大电路采用同相输入，具有（1+100/20=）6倍的放大倍数，带300欧负载。方框部分象征信号源，以理想电压源串联电阻构成。

请不要纠结于我把120Vrms的电压源输入双15V供电的运放这样的举动是否犯二，电压源在AC Analyses中仅仅是作为一个信号入口的标识，其信号类型、幅值和频率对分析是没有贡献的，但是它的存在必不可少，否则无法得到仿真结果！

2、操作步骤

搭好上述电路后，就可以进行交流分析了。

一般设置Frequency parameters和Output两页即可，没有特殊要求的话其他选项保持默认，然后点Simulate开始仿真。切记是点Simulate，点OK的话啥都不会发生。

按照上述步骤仿真结果如下：

分析结果是一份伯德图。在上下两个图表各自区域上按右键弹出列表有若干选项，各位可自己动手试试。右键菜单中的Properties可打开属性对话框，对图表进行更为详细的设置。

3、加个电容试试

从上面伯德图分析结果看出，该电路具有高通特性，是由输入耦合电容C3造成的。现在在输入端加入一个退耦电容试试。电路如下：

在输入端加入220pF退耦电容后C1与后面的放大电路输入电阻构成低通滤波器，可滤除高频干扰。加入C1后，放大电路的输出应该具有带通特性。用AC Analysis分析加入C1后的电路频响特性：

奇怪，为什么高通不见了？一阵疑惑，我甚至动笔算了同相输入端的阻容网络复频域的特性，无论C1是否加入，从同相输入端向左看出去的阻容电路都有一个横轴为0的零点，所以幅度特性应该是从0Hz处开始上升的！对，从0Hz开始！回头看看电路加入C1前仿真的伯德图，发现竖轴范围是13dB~13.3dB！

总第１４卷１５３期　２０１２年５月　大众科技　Ｐｏｐｕｌａｒ　Ｓｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｖ０Ｌ．１４　ＮＯ．５　Ｍａｙ　２０１２　

放大电路频率特性的仿真分析及　苴府　、，－—　

李旭琼　

（桂林电子科技大学信息与通信学院，广西桂林５４１００４）　用　

【摘要】针对模拟电子技术课程中放大电路频率特性的传统教学方法存在的局限性，文章提出了应用仿真分析进行有效　教学的思路，并详细地探讨了仿真分析在“频率特性基本概念的建立”、“影响频率特性的因素分析”以及“集成运放的频率　特性分析”等内容上的教学应用。实践表明，这种方法可以有效地激发学生的学习兴趣和探索精神，增强感性认识，从而取得　良好的教学效果。　【关键词】频率特性；仿真分析；教学应用　【中图分类号】ＴＰ２０６　【文献标识码】Ａ　【文章编号】１００８一ｌ１５１（２０１２）０５—０００８—０２　

Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ　ａｎｄ　Ｉｔｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｅｄ　ｔｏ　ｔｈｅ　１ｉｍｉｔａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｍｐｉｉｆｉｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｓｕｇｇｅｓｔｅｄ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉＳ　ｉｎ　ｔｅａｃｈｉｎｇ，ａｎｄ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｂｏｕｔ　ｕｓｉｎｇ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｉｎ“Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇ　ｔｈｅ　ｂａｓｉｃ　ｃｏｎｃｅｐｔｓ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ”．“Ａｎａｌｙｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ　ｆａｃｔｏｒｓ　ｏｆ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ’’，　‘‘Ａｎａｌｙｓｉｎｇ　ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎａｌ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ　ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ”，ａｎｄ　ＳＯ　ｏｎ．　Ｐｒａｃｔｉｃｅ　ｓｈｏｗｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｉＳ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃａｎ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ　ｓｔｉｍｕｌａｔｅ　ｓｔｕｄｅｎｔ’Ｓ　ｌｅａｒｎｉｎｇ　ｉｎｔｅｒｅｓｔ　ａｎｄ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ｓｐｉｒｉｔ，　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｐｅｒｃｅｐｔｕａｌ　ｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ａｎｄ　ａｃｈｉｅｖｅｄ　ｒｅｍａｒｋａｂ１ｅ　ｔｅａｃｈｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔＳ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ：ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ　ａｎａｌｙｓｉＳ：ｔｅａｃｈｉｎｇ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　

第卷总第打期。7当代电大教学A匕`}第期日

频率响应和非正弦交流电路的分析

中央电大李立群

一、电路的频率响应

一电路的频率响应及其意义

在正弦交流电路的稳态分析中,有两类问

题。一类是单一频率正弦交流电路电流、电压和

功率的分析计算,这时电路中的电流电压即响

应是与激励同频率的正弦量。另一类是同一电

路中不同频率正弦激励响应的分析,这时响应

是激励频率的函数,故称为频率响应。电路的这

种性质,又称为频率特性。

利用电路的频率特性,得到滤波、移相、选

频和振荡等重要技术,在天线电通讯、自动控制

技术和信号检测等各科学技术领域中得到极为

广泛的应用。因此,它具有十分重要的意义。

(二)电路的频率响应与网络函数

电路的频率响应,是对含有储能元件(乙、

c)的电路指定输入和输出的频率响应。因此,

电路频率响应的研究是通过无源二端网络的正

弦稳态的网络函数来进行的。网络函数描述了

电路在不同频率正弦激励下,指定端口上响应

(即输出)和激励(即输入)之间的关系。网络函

数的定义为:响应相量与激励相量之比。如图一

(。)所示单口网络,有两种网络函数,即策动点阻抗:

乙z一丁

2策动点导纳:

IY=:,二U如图一(b)所示双口

网络,有四种网络函

数,即

3转移电压比:翻{“{

图一单日网络秒丈丈川冈络

转移电流比:

5转移阻抗:

z,一才

6转移导纳:

y7一合

以上六种网络函数,都是激励频率。的函

数,一般以入(抑)表示,它一般情况下都是复

数即

N(j。)一夕(扣)I,0(。)(1)

53l

式中,}万(j。)I是灭(j。)的模,它等于响应相量

与激励相量的幅值之比,是频率的函数,称为“幅频特性”。以角频率。为横坐标,以}一勺。l)

为纵坐标作出的特性曲线称为“幅频特性曲线”。0(。)是八’(少。)的幅角,它等于响应相量的

相位与激励相量相位之差,也是频率的函数,故

称为’`相频特性”。以。(动为纵坐标,以。为横

坐标作出特性曲线,称为“相频特性曲线”。

由此可见,电路正弦激励下的频率响应研

究的内容,就是给定电路指定端口对之间的网

Ｉ丝．皇王研霾…………………………一　

基于频率特性的模拟电路故障分析　

杭州建德市工业技术学校许俊　

【摘要】在分析神经网络模型的特点的基础上，提出基于频率特征进行神经网络模型的模拟电路诊断方法，通过模拟电路能量故障特征的提取、完成构造样本集、对输入　

输出数据进行灵敏度处理，不断完善神经网络设计，优化算法，结果表明基于频率特性的模拟电路故障测试达到预期效果。　【关键词】神经网络；模拟电路；频率特性；故障分析　

近年来，电子技术、自动化技术得到了突　

飞迅猛的发展，模拟器件广泛应用于各种集成　

电路为核心的电子系统，随着科技进步、电子　

产业和社会生产的发展，电子系统的规模越来　

越大，结构越来越复杂，性能要求越来越高，　

体积尺寸要求越来越小，模拟电路电子元件的　

密集度和布线密度要求越来越高，当电路发生　

故障时，由于各种元器件精度存在误差，导致　

电路故障现象复杂多变，常规的检测仪器例如　

万用表、示波器等已经无法满足模拟电路故障　

检测需求，如何推动现代模拟电路故障诊断和　

测试的理论和研究方法的应用，已经成为重要　

的研究课题。笔者利用神经网络模型的原理，　

提出了利用频率特性对模拟电路的故障进行分　

析的方法。　

１．神经网络模型特点　人工神经网络是一种应用类似于大脑神　

经突触联接的结构进行信息处理的数学模型系　

统，简称为神经网络。神经网络是一种运算模　

型，由大量的节点（或称神经元）和之间相　

互联接构成。每个节点代表一种特定的输出　

函数，称为激励函数。每两个节点间的连接都　

代表一个对于通过该连接信号的加权值，称之　

为权重，这相当于人工神经网络的记忆。网络　

的输出则依网络的连接方式，权重值和激励函　

数的不同而不同。而网络自身通常都是对自然　

界某种算法或者函数的逼近，也可能是对一种　

逻辑策略的表达。神经网络拥有自主学习、联　

想记忆、非线性影射、识别判断、逻辑分析和　

智能处理等功能和优点，神经网络模型的特点　

和模拟电路结构高度吻合，为利用神经网络模