波特圖   

通常，我們使用波特圖來(lái)分析系統(tǒng)的頻率響應(yīng)。這類(lèi)圖表以圖形的方式展示一定頻率范圍內(nèi)的幅度和相位，可用于分析和理解電路行為。總的來(lái)說(shuō)，波特圖可以清晰且直觀(guān)地展示電路頻率響應(yīng)特性，進(jìn)而有助于電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、優(yōu)化和故障排除，是一種強(qiáng)大的電路分析輔助工具。

波特圖可以通過(guò)收集不同輸入信號(hào)頻率下的幅度和相位值數(shù)據(jù)手動(dòng)生成——將所有得到的數(shù)值手動(dòng)繪制在坐標(biāo)紙上即可。若收集的數(shù)據(jù)點(diǎn)較多，可借助Excel、MATLAB或Python等軟件來(lái)繪制座標(biāo)圖。

2系列混合信號(hào)示波器提供2-SOURCE或2-ULTIMATE可選，可支持內(nèi)置函數(shù)發(fā)生器和波特圖功能。

對(duì)于4/5/6系列混合信號(hào)示波器而言，波特圖功能需要使用功率測(cè)量和分析選項(xiàng)（PWR）。功率測(cè)量和分析結(jié)果可通過(guò)控制回路響應(yīng)測(cè)量得出。

部分泰克示波器提供內(nèi)置函數(shù)發(fā)生器和波特圖功能，用戶(hù)可以更加輕松、準(zhǔn)確地分析和拓展他們的電路設(shè)計(jì)。這一內(nèi)置功能支持用戶(hù)根據(jù)自己的選擇自動(dòng)更改函數(shù)發(fā)生器的輸出頻率，捕捉輸入和輸出信號(hào)，并生成波特圖。

波特圖簡(jiǎn)介

波特圖由兩張圖組成：幅頻響應(yīng)（增益）圖和相頻響應(yīng)圖。這兩張圖可以顯示系統(tǒng)響應(yīng)不同頻率的方式，并提供有關(guān)系統(tǒng)增益和相位特性的見(jiàn)解。

增益圖以對(duì)數(shù)標(biāo)度表示，指示系統(tǒng)的幅頻響應(yīng)與頻率的函數(shù)關(guān)系。使用對(duì)數(shù)標(biāo)度，頻率軸可以跨越幾個(gè)數(shù)量級(jí)，且不會(huì)降低分辨率。對(duì)數(shù)標(biāo)度將較高的頻率壓縮到圖的右側(cè)，從而更加均勻地表示整個(gè)頻率范圍。

相位圖則以度數(shù)表示，指示相移的量和方向。相位響應(yīng)范圍為-180°F至180°F，相位圖可顯示系統(tǒng)影響不同頻率信號(hào)時(shí)序和同步的方法。相位圖還為幅度圖進(jìn)行了一定的補(bǔ)充，包含系統(tǒng)頻率響應(yīng)的整體視圖。

圖1：2系列混合信號(hào)示波器的增益圖和相位圖

波特圖作用

波特圖可為電路分析提供多種見(jiàn)解，包括：

1、增益和衰減

波特圖可以顯示電路在不同頻率下的增益或衰減情況。幅度圖展示了電路放大或衰減不同頻率信號(hào)的方式。此類(lèi)信息對(duì)于了解電路的整體增益或損耗，以及識(shí)別其頻率響應(yīng)特性而言至關(guān)重要。

2、頻寬

頻寬是指電路有效工作的頻率范圍。通過(guò)檢查幅度圖，可以確定增益在范圍內(nèi)（例如-3dB）的頻率范圍，代表了電路的可用頻寬。

3、濾波器分析

波特圖可為低通、高通、帶通和帶阻濾波器等濾波器電路提供寶貴的見(jiàn)解，能夠顯示截止頻率、滾降率和通帶 / 阻帶特性。波特圖有助于直觀(guān)展示電路選擇性地允許或拒絕某些頻率分量的方式，進(jìn)而助力濾波器設(shè)計(jì)和分析。

4、相位響應(yīng)

波特圖還能夠展示電路的相位響應(yīng)情況。相位圖能夠展示電路在不同頻率下引入的相移。在分析具有時(shí)間延遲的系統(tǒng)或?qū)ο辔幻舾械膽?yīng)用（如音頻信號(hào)處理和反饋控制系統(tǒng)）時(shí)，上述信息至關(guān)重要。

5、穩(wěn)定性分析

波特圖可用于分析反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。穩(wěn)定性分析中的斷開(kāi)循環(huán)，俗稱(chēng)“開(kāi)環(huán)"或“開(kāi)反饋環(huán)"，是一種通過(guò)僅考慮開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)來(lái)簡(jiǎn)化復(fù)雜控制系統(tǒng)分析的技術(shù)。這在使用波特圖進(jìn)行穩(wěn)定性分析時(shí)尤其有用。工程師可以通過(guò)檢查開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)的幅度圖和相位圖來(lái)確定（增益和相位的）穩(wěn)定裕度。穩(wěn)定裕度代表系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及對(duì)抗干擾和變化時(shí)的穩(wěn)定程度。

圖2：增益和相位裕度

6、共振和頻率選擇性

波特圖有助于識(shí)別電路中的諧振頻率和頻率選擇性，尤其是在包含電容和電感等電抗元件的系統(tǒng)中。幅度圖表示峰值或諧振頻率，而相位圖表示這些頻率相關(guān)的相移。

使用2系列混合信號(hào)示波器生成波特圖

以下示例將使用一個(gè)簡(jiǎn)單的一階低通濾波器演示如何在2系列混合信號(hào)示波器上生成波特圖。該濾波器為無(wú)源濾波器，僅由一個(gè)電容和一個(gè)電阻串聯(lián)而成。

RC網(wǎng)絡(luò)使用10Ω電阻和1μF電容。

圖3：配備RC網(wǎng)絡(luò)的簡(jiǎn)單無(wú)源低通濾波器

使用下列公式計(jì)算截止頻率。

截止頻率約為 16kHz。

如需要在2系列混合信號(hào)示波器中啟動(dòng)波特圖，請(qǐng)按下測(cè)量按鈕添加新的測(cè)量值。波特圖位于FRA選項(xiàng)卡下。參見(jiàn)圖3。

圖4：通過(guò)添加新的測(cè)量值來(lái)啟動(dòng)波特圖

使用內(nèi)置AFG或外置泰克AFG（AFG31000）配置波特圖。參見(jiàn)圖4。內(nèi)置AFG支持高達(dá)50MHz的信號(hào)。

圖5：使用內(nèi)置AFG進(jìn)行波特圖配置

圖6：低通濾波器截止頻率為16kHz時(shí)的波特圖

設(shè)置開(kāi)始和停止頻率，配置掃描頻率范圍。“點(diǎn)數(shù)/10 倍頻"代表數(shù)據(jù)的間隔或密度。“點(diǎn)數(shù)/10倍頻"的合理范圍在5到10之間。默認(rèn)設(shè)置是10點(diǎn)數(shù)/10倍頻。

完成所有設(shè)置后，按下預(yù)設(shè)按鈕，應(yīng)用AFG的設(shè)置并初始化示波器。

請(qǐng)按下前面板上的運(yùn)行/停止按鈕，或單擊位于屏幕右下角的運(yùn)行/停止狀態(tài)按鈕開(kāi)始采集和繪制數(shù)據(jù)。

圖7：使用光標(biāo)和結(jié)果表來(lái)查找數(shù)據(jù)的更多詳細(xì)信息

使用光標(biāo)和結(jié)果表從波特圖中獲得更多詳細(xì)信息。在圖7中，對(duì)于具有10Ω電阻和1μF電容的簡(jiǎn)單RC網(wǎng)絡(luò)（如前所述），截止頻率約為16kHz，與我們的計(jì)算結(jié)果相符，相位圖顯示約為-40°F，接近該截止頻率的理想相位角-45°F。您還可以從增益圖中檢測(cè)到截止頻率有較高的滾降。

圖8：使用AFG31000和2系列混合信號(hào)示波器生成波特圖

2系列混合信號(hào)示波器功能靈活，可為您帶來(lái)更多相關(guān)見(jiàn)解，并優(yōu)化您的電路配置。其小巧便攜的外形、選配的電池電源和內(nèi)置功能（如波特圖）可支持隨時(shí)隨地進(jìn)行數(shù)據(jù)測(cè)量及分析。

圖9：多種電池供電選項(xiàng)可讓您在任何地方進(jìn)行工作

訂購(gòu)信息：

MSO22 2-BW-70        70M帶寬雙通道

MSO22 2-BW-100         100M帶寬雙通道

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