頻率響應介紹_頻率響應概念

2021-01-08 電子發燒友
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頻率響應介紹_頻率響應概念

發表於 2018-01-10 18:37:25

頻率響應是指將一個以恆電壓輸出的音頻信號與系統相連接時，音箱產生的聲壓隨頻率的變化而發生增大或衰減、相位隨頻率而發生變化的現象，這種聲壓和相位與頻率的相關聯的變化關係稱為頻率響應。也是指在振幅允許的範圍內音響系統能夠重放的頻率範圍，以及在此範圍內信號的變化量稱為頻率響應，也叫頻率特性。在額定的頻率範圍內，輸出電壓幅度的最大值與最小值之比，以分貝數（dB）來表示其不均勻度。頻率響應在電能質量概念中通常是指系統或計量傳感器的阻抗隨頻率的變化。

頻率響應確定方法 分析法

基於物理機理的理論計算方法，只適用於系統結構組成易於確定的情況。在系統的結構組成給定後，運用相應的物理定律，通過推導和計算即可定出系統的頻率響應。分析的正確程度取決於對系統結構了解的精確程度。對於複雜系統，分析法的計算工作量很大。

實驗法

頻率響應圖冊採用儀表直接量測的方法，可用於系統結構難以確定的情況。常用的實驗方式是以正弦信號作為試驗信號，在所考察的頻率範圍內選擇若干個頻率值，分別測量各個頻率下輸入和穩態輸出正弦信號的振幅和相角值。輸出與輸入的振幅比值隨頻率的變化特性是幅頻特性，輸出與輸入的相角差值隨頻率的變化特性是相頻特性。

頻率響應性能

系統的過渡過程與頻率響應有著確定的關係，可用數學方法來求出。但是除一階和二階系統外，這樣做常需要很多時間，而且在很多情況下實際意義不大。常用的方法是根據頻率響應的特徵量來直接估計系統過渡過程的性能。頻率響應的主要特徵量有：增益裕量和相角裕量、諧振峰值和諧振頻率、帶寬和截止頻率。

增益裕量和相角裕量

它可提供控制系統是否穩定和具有多大穩定裕量的信息。

諧振峰值Mr和諧振頻率ωr

Mr和ωr規定為幅頻特性|G（jω）|的最大值和相應的頻率值。對於具有一對共軛複數主導極點（見根軌跡法）的高階線性定常系統，當Mr值在（1.0～1.4）M0範圍內時，可獲得比較滿意的過渡過程性能。其中M0是ω=0時頻率響應的幅值。ωr的大小表徵過渡過程的快速性：ωr值越大，系統在單位階躍作用下輸出響應的快速性越好。

帶寬和截止頻率

截止頻率ωc規定為幅頻特性|G（jω）|達到0.7M0並繼續下降時的臨界頻率。對應的頻率範圍0≤ω≤ωc稱為帶寬。截止頻率的含義是：系統對頻率高於ωc的信號分量具有過濾的功能，而頻率低於ωc的信號分量則可直接通過或略有衰減。從復現輸入信號的角度來說，常要求帶寬大一些，它相應於較小的上升時間和較快的響應速度。但從抑制高頻噪聲的角度來看，則帶寬不宜太大。因此確定帶寬需要全面考慮。

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