知識錦集:極點與零點的產生與影響
發布時間:2014-09-24 來源:電子工程專輯 責任編輯:sherryyu
【導讀】qingwendianluzhongjidianyulingdiandechanshengyuyingxiang,dianluzhongjingchangyaoduilingjidianjinxingbuchang,xiangwen,lingdianshiyouyuqiankuichanshengdema?tachanshenghouhuiduidianluzaochengshenmeyangdeyingxiang?shishuoruguozaigaipinlvxia,xinhaotongguozheliangtiaozhiluhoukeyihuxiangdixiaohaishishenme??jidianyoushizenmechanshengdene?shiyouyufankuima?najidianduidianludeyingxiangyoushishenme?chanshengzhendanghaishishenme??qingdajiazhijiaoyixia。
qingwendianluzhongjidianyulingdiandechanshengyuyingxiang,dianluzhongjingchangyaoduilingjidianjinxingbuchang,xiangwen,lingdianshiyouyuqiankuichanshengdema?tachanshenghouhuiduidianluzaochengshenmeyangdeyingxiang?shishuoruguozaigaipinlvxia,xinhaotongguozheliangtiaozhiluhoukeyihuxiangdixiaohaishishenme??jidianyoushizenmechanshengdene?shiyouyufankuima?najidianduidianludeyingxiangyoushishenme?chanshengzhendanghaishishenme??qingdajiazhijiaoyixia。
(不能這麼簡單的理解其實電路的每個node都有一個極點,隻是大部分的極點相對與所關心的頻率範圍太大而忽略運放中我們一般關心開環的0dB帶寬。那麼>10*帶寬頻率的極點我們就不管了,因為它們對相位裕度貢獻太小而被忽略;隻要輸入和輸出之間有兩條通路就會產生一個零點:同tong樣yang的de高gao於yu所suo關guan心xin頻pin率lv範fan圍wei的de零ling點dian也ye不bu用yong管guan一yi個ge在zai所suo關guan心xin頻pin率lv範fan圍wei內nei的de零ling點dian需xu要yao看kan是shi左zuo半ban平ping麵mian還hai是shi右you半ban平ping麵mian的de。左zuo半ban平ping麵mian的de零ling點dian有you利li於yu環huan路lu穩wen定ding 右半平麵的則不利具體的看拉紮維的書吧。寫的還是蠻詳細的,看不懂就多看幾遍。自己做個電路仿下)好問題,希望徹底了解的人仔細解答。我也同樣疑惑。
但dan是shi我wo總zong覺jiao得de極ji點dian,零ling點dian並bing不bu能neng單dan單dan的de說shuo是shi由you於yu前qian饋kui,反fan饋kui,或huo者zhe串chuan聯lian並bing聯lian一yi個ge電dian容rong產chan生sheng的de。產chan生sheng的de原yuan因yin還hai是shi和he具ju體ti的de電dian路lu結jie構gou相xiang關guan聯lian的de。
比如一個H(s)的係統和一個電容並聯或串聯在輸入輸出之間,誰能說他一定產生一個極點或零點呢?這因該和H(s)的具體形式有關。
3大書上說的應該大多針對的是運放結構,它的結構具有特殊性。具有以點蓋全的嫌疑。還請達人細說。
一般的說,零點用於增強增益(幅度及相位),極點用於減少增益(幅度及相位),電路中一般零點極點是電容倒數的函數(如1/C)。
當C變大時,比如對極點來說,會向原點方向變化,造成增益減少加快(幅度及相位)~一般運放電路的米勒效應電容就是這個原理,當增益迅速下降倒-3dB時,其他的零點極點都還沒對係統增益起到啥作用(或作用很小,忽略了),電路就算七竅通了六竅半了~你就可以根據自己的需要補上帶寬,多少多大的裕度就ok了極點是由於結點和地之間有寄生電容造成的,零點是由於輸入和輸出之間有寄生電容造成的,一般輸入和輸出之間的零極點考慮多一點,主要是因為輸入輸出有較 大的電阻,造成了極點偏向原點.
個人的一點理解
極點決定的是係統的自然響應頻率,通常在電路中就是對地電容所看進去的R和對地電容C共同決定的。零點是由於在輸入輸出間存在兩條信號路徑,兩個信號路徑強度相消即可,通常在電路中表現為反饋或前饋通路。
一個電路中有多少個極點和多少個零點取決你的器件模型,因為一般人們隻觀點幾個低頻極點(最多到3吧),所以將高頻極點忽略了,
由於在CMOS裏麵一般柵端到地的電容較大,所以一般人們就去取這個極點,也就是說輸入信號頻率使得節點到地的阻抗無窮大(也就是所謂的1/RC)R為到的電阻,C為到地的電容(並聯產生極點)。零點在CMOS中往往是由於信號通路上的電容產生的,即使的信號到地的阻抗為0,在密勒補償中,不隻是將主極點向裏推,將次極點向外推(增大了電容),同時還產生了一個零點(與第三極點頻率接近),隻不過人們一般隻關心前者。
看過三本經典就能理解零極點嗎? I do not think so!
在zai就jiu是shi前qian麵mian提ti到dao信xin號hao與yu係xi統tong的de樓lou主zhu,信xin號hao與yu係xi統tong的de理li論lun大da家jia都dou清qing楚chu,但dan是shi用yong到dao實shi際ji中zhong沒mei那na麼me簡jian單dan吧ba。多duo數shu人ren都dou隻zhi是shi拿na著zhe書shu上shang類lei似si的de電dian路lu來lai找zhao類lei似si的de零ling極ji點dian罷ba了le。我wo覺jiao得de信xin號hao與yu係xi統tong講jiang的de是shi比bi較jiao理li論lun的de東dong西xi,就jiu是shi僅jin從cong傳chuan輸shu函han數shu的de角jiao度du來lai分fen析xi,並bing沒mei有you具ju體ti到dao電dian路lu。
而er在zai電dian路lu設she計ji的de時shi候hou是shi具ju體ti的de電dian路lu,如ru果guo可ke以yi通tong過guo小xiao信xin號hao電dian路lu寫xie出chu傳chuan輸shu函han數shu,那na麼me就jiu完wan全quan可ke以yi分fen析xi零ling級ji點dian了le,但dan是shi通tong常chang要yao寫xie出chu一yi個ge完wan整zheng的de小xiao信xin號hao電dian路lu圖tu的de傳chuan輸shu函han數shu,很hen難nan吧ba。因yin此ci就jiu會hui采cai用yong一yi些xie近jin似si的de辦ban法fa,比bi如ru極ji點dian與yuRC的關聯(在RAZAVI的書上有說)來分析。一般要是電容太小或是電阻太大了,極點就會很大,這種情況可以忽略,隻考慮比較低的極點。
至於零點主要是因為輸入和輸出之間出現了通路而引起的,在razavi書中文版的146-147頁的分析我覺得講的挺清楚的。
經jing驗yan上shang來lai講jiang,放fang大da器qi電dian路lu中zhong高gao阻zu抗kang的de節jie點dian都dou要yao注zhu意yi,即ji使shi這zhe點dian上shang電dian容rong很hen小xiao,都dou會hui產chan生sheng一yi個ge很hen大da的de極ji點dian。零ling點dian一yi般ban就jiu不bu那na麼me直zhi觀guan了le,通tong常chang如ru果guo兩liang路luout of phase的信號相交就會產生零點,但這不能解釋所有的零點。
零點是由於在輸入輸出間存在兩條信號路徑,兩個信號路徑強度可以相消產生的很深奧的問題啊。
個人覺得零點、jidianzhishidianlufenxizhongchouxiangchulaidefuzhufangfa,keyitongguolingjidianfenxidianludongzuotezheng,ranerjiranyouchouxiangkendingyoutadewulibiaoxian,jidiancongbotetushangkanlianggezuoyong:yanshihejiangdizengyi,zaifankuixitongzhongzuoyongjiushijiangdifankuixinhaofuduyijifankuihuiqudeshijian,suoyiruguomougejiediancunzaiduididianrong,biranhuiduidianrongchongdian,tongshidianrongheqianjishuchudianzuhaicunzaifenya,suoyizhegedianronghuichanshengjidian!而(er)要(yao)保(bao)持(chi)穩(wen)定(ding),則(ze)要(yao)看(kan)在(zai)激(ji)勵(li)情(qing)況(kuang)下(xia)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)會(hui)不(bu)會(hui)持(chi)續(xu)增(zeng)加(jia)?而(er)這(zhe)就(jiu)需(xu)要(yao)分(fen)析(xi)信(xin)號(hao)在(zai)通(tong)過(guo)電(dian)路(lu)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)衰(shuai)減(jian)或(huo)增(zeng)加(jia)和(he)加(jia)快(kuai)或(huo)者(zhe)減(jian)慢(man),零(ling)極(ji)點(dian)這(zhe)就(jiu)表(biao)征(zheng)了(le)電(dian)路(lu)的(de)這(zhe)種(zhong)特(te)性(xing),所(suo)以(yi)可(ke)能(neng)某(mou)個(ge)節(jie)點(dian)會(hui)產(chan)生(sheng)極(ji)點(dian),也(ye)可(ke)能(neng)整(zheng)個(ge)係(xi)統(tong)不(bu)同(tong)信(xin)號(hao)通(tong)路(lu)相(xiang)互(hu)作(zuo)用(yong)產(chan)生(sheng)零(ling)極(ji)點(dian)。
我個人的了解是基本上有幾個node就有多少個pole。但是很多都是高頻pole,對電路影響不大,零點是由於有signal path可以對消而產生
這可以看Razavi或Allen等deng大da師師的de著zhu作zuo都dou有you說說明ming,我wo認ren為wei極ji點dian是shi主zhu要yao表biao征zheng電dian路lu的de具ju有you一yi定ding的de延yan時shi,而er零ling點dian表biao示shi同tong時shi有you兩liang條tiao支zhi路lu到dao輸shu出chu出chu現xian了le抵di消xiao,也ye可ke以yi認ren為wei該gai電dian路lu具ju有you使shi信xin號hao超chao前qian的de功gong能neng。
congwulishanglaishuo,wojiaodechanshenglingjidiandedianluyidingyaoyouchunengqijian,yibanlaishuoyejiushidianrongyudiangan,yibanlaishuodianrongduixinhaoyouyanchizuoyongerdianganyouchaoqianzuoyong(當然要分清楚信號是電壓還是電流,但二者基本相反),chuxianjidian,keyirenweizaixinhaotonglushangyouledianrong,chuxianlingdian,keyirenweixinhaotonglushangyoulediangan。dangranjichengdianluneiyouqishidipindianluyibanbuhuiyoudiangan,dandianrongzaimouxiejiegouzhongshikeyidengxiaohuozhuanhuanweidiangande。
qishiyibanlingjidianbuhuiduiyingdaomouxiejutidejiedian,zaipingshifenxizhezhongduiyingguanxijuyouyidingqiantitiaojian,zhishiwomenduoshufenxidedianludoufuhezhegetiaojian。zuiquanmianhaishichuanshuhanshu。
其實並不是每個節點就會對應一個極點,而一般是儲能元件的個數與極點有對應關係,但要排除簡並回路、簡並割集(記不得是否說對這兩個名詞了)。
除了上麵說的基本書,我強烈推薦好好看看電網絡方麵的分析資料,好像叫高級電路分析的書裏麵應該有。
關於右半平麵極點振蕩,左半極點穩定,這個倒真是應該好好看看信號與係統了。
其實隻要不是虛軸上的極點,在通過凡拉普拉斯轉換後,一般是exp(-at),exp(at), a為複平麵的點。左半平麵的會收斂,即阻尼振蕩,或說的減幅振蕩。但右邊的就是振蕩了,俺也談談我的看法:
零/jidiandechanshengyufankuiyufousihumeiyouzhijielianxi。yigedianludexiaoxinhaomoxingzhongcunzaimouyigejiedian,zhegejiedianyouliangtiaotongluyuqitajiedianlianjie,qizhongyitiaotongluweidianrong,lingyitiaoweidianzu。namezhegejiediandedianyaweilingjiukenengshicidianludejie,dianzunatiaotongludedianliuqingkuangjiuyouliangzhong:1是流進,在這種情況下就會產生一個負極點,因為隻有在頻率為“負”的情況下,電容通路才會有電流流出使得流進/出此節點的電流相等;2shimeiyoudianliu,yisijiushitongguodianzuyucilianjiedejiedianyeshigelingdian,dangranyekenengshidi,zheyangjiushadoumeile。qishihaiyouyizhongqingkuangshidianzubeiyigelixiangdianliuyuandaiti,namexiangbiqianmiantidaodeqingkuangjiuduoleyizhong,najiushiyoudianliuliuchu,zheyangjiuchanshengyigezhenglingdian,zhejiushiwomenzaiputongliangjiamp中正零點一樣。
2。這個問題似乎並不重要,因為對於一個稍微複雜的電路,要直觀的看出其非主零/極點是很不容易的,通過電路的小信號來計算傳遞函數是個不錯的方法。
零/極點對電路造成的影響?
這(zhe)個(ge)大(da)家(jia)都(dou)知(zhi)道(dao),就(jiu)不(bu)多(duo)說(shuo)了(le)。其(qi)實(shi)不(bu)管(guan)是(shi)正(zheng)還(hai)是(shi)負(fu),都(dou)隻(zhi)是(shi)一(yi)種(zhong)說(shuo)法(fa),比(bi)如(ru)說(shuo)負(fu)零(ling)點(dian),直(zhi)觀(guan)的(de)感(gan)覺(jiao)是(shi)當(dang)頻(pin)率(lv)為(wei)負(fu)多(duo)少(shao)了(le),然(ran)後(hou)增(zeng)益(yi)就(jiu)為(wei)零(ling);但實際上頻率不會為負,但是其對電路的影響依然存在,那麼關鍵就在於你所關心的頻段了。
個人認為左半平麵的極點在時域引入延遲,相應的在頻率響應中表現為增益和相移滯後。這個問題應該分成幾個子問題:
1. 怎麼理解s平麵?
2. 係統傳輸函數裏零.極點的意義; 3. 在係統傳輸函數裏以jW替代s參數進行係統穩定性的判斷,波特圖的推出. 所suo有you的de前qian提ti是shi需xu要yao理li解jie複fu數shu的de概gai念nian,電dian路lu中zhong經jing常chang要yao對dui零ling極ji點dian進jin行xing補bu償chang,想xiang問wen,零ling點dian是shi由you於yu前qian饋kui產chan生sheng的de嗎ma?極ji點dian的de產chan生sheng是shi電dian容rong與yu電dian阻zu的de並bing聯lian,零ling點dian的de產chan生sheng是shi電dian阻zu與yu電dian容rong的de串chuan聯lian.並不是所有的前饋都會產生零點,要看它前饋入徑是否有並聯的電阻.ruguo,zehuichanshenglingdian,meiyoudehua,najiubuhuichanshenglingdiantachanshenghouhuiduidianluzaochengshenmeyangdeyingxiang?shishuoruguozaigaipinlvxia,xinhaotongguozheliangtiaozhiluhoukeyihuxiangdixiaohaishishenme?
你說的應該OP的補償電容吧miller電容由於前饋環路的存在,使得與miller電容串聯著一個1/gm的電阻.所以產生了一個右平麵的零點。
(反了吧,右零點相移-90不穩定,左零點相移90,穩定他兩的增益都是以20db/十倍頻增加的)右平麵的零點使得增益以+20db/dec增加,相移增加90度,使係統更不穩定。
左平麵增益以+20db/dec增加,相移減少90du,duixitongdewendingxingyoujijidebuchangzuoyong。duiqiankuihuanludelingdiandebuchangyibanshibayoupingmiandelingdianzhuanhuanweizuopingmiandelingdian。jidianyoushizenmechanshengdene?shiyouyufankuima?najidianduidianludeyingxiangyoushishenme?chanshengzhendanghaishishenme??
極點的產生就是由於引入電容與電阻的並聯,產生極點的頻率就是1/RC。
這個與反饋無關,雖然反饋可以產生極點,但是,並不是所有的極點都是反饋產生的.極點對OP的增益是以-20db/dec減小,相移是增加90度。
環路是否震蕩,直接原因是環路的相位裕度是否>0.大於則係統穩定,小於0則係統震蕩。
我也同意:極點決定的是係統的自然響應頻率,通常在電路中就是對地電容所看進去的R和對地電容C共同決定的。
零(ling)點(dian)是(shi)由(you)於(yu)在(zai)輸(shu)入(ru)輸(shu)出(chu)間(jian)存(cun)在(zai)兩(liang)條(tiao)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing),兩(liang)個(ge)信(xin)號(hao)路(lu)徑(jing)強(qiang)度(du)相(xiang)消(xiao)即(ji)可(ke),通(tong)常(chang)在(zai)電(dian)路(lu)中(zhong)表(biao)現(xian)為(wei)反(fan)饋(kui)或(huo)前(qian)饋(kui)通(tong)路(lu),極(ji)點(dian)是(shi)由(you)於(yu)結(jie)點(dian)和(he)地(di)之(zhi)間(jian)有(you)寄(ji)生(sheng)電(dian)容(rong)造(zao)成(cheng)的(de),零點是由於輸入和輸出之間有寄生電容造成的,一般輸入和輸出之間的零極點考慮多一點,主要是因為輸入輸出有較 大的電阻,造成了極點偏向原點,duiyulingdian,gerenrenweilingdiandechanshengshiyuqiankuiyouguan,qiankuilujingyuzhuxinhaotongludediejiayijixiangxiaochanshenglelingdian,dangdiejiashichanshengzuobanpingmianlingdianyouzhuyuwendingxing,dangxiangxiaoshichanshengyoubanpingmianlingdian,zheduixitongdewendingxinghenbuli,yinciyaodixiaota,lingdiankeyiyouliangtiaohuanluchansheng,yuanlishiliangtiaohuanludezhihoubutongshi,jiuxingchenglexiangduideqiankuiyekeyiyoudianzuchuandianrongchansheng,qishishuodaodidoushixiangweichaoqiandeyuanyin。
極ji點dian和he環huan路lu沒mei有you關guan係xi,極ji點dian隻zhi是shi一yi個ge相xiang位wei滯zhi後hou,至zhi於yu經jing常chang和he環huan路lu被bei一yi起qi提ti到dao,是shi因yin為wei極ji點dian對dui環huan路lu的de穩wen定ding性xing有you決jue定ding性xing的de影ying響xiang把ba電dian容rong電dian感gan都dou用yong阻zu抗kang表biao示shi,根gen據ju基ji爾er霍huo夫fu定ding律lv寫xie出chu係xi統tong(電路)dechuanshuhanshu,jidianzaixiamian,lingdianzaishangmian。qishizhiyaozhidaochuanshuhanshu,liyongxinhaoyuxitongxuedaodezhishifenxiyixiajiuqingchule。jianyiduokankanxinhaoyuxitong。
說說我的理解:
一般地,零點可以增加增益,極點減少增益,而我們在反饋的時候,是希望在相位下降到180度之前,增益就已經降低到一,所以我們需要消除一個零點,以免發生震蕩,我感覺是同一個 node 有較大的 R 同時又有較大的 C 的時候就會產生極點,R 或 C 越大極點就越低。
我覺得可能是因為一個 node 的阻抗是由電阻和 C 的阻抗相加決定的(當然還有 L,但忽略不計), C 的阻抗頻率越高就會越小,R 不隨頻率變化,這樣一來,如果一個 node 有很大的 C,同樣電流情況下,頻率越高這個 node 的阻抗總和就越小,阻抗小了壓降就會變小,這樣就導致電壓增益降低。
我不知道說得對不對,請各位賜教個人的一點理解極點決定的是係統的自然響應頻率,通常在電路中就是對地電容所看進去的R和對地電容C共gong同tong決jue定ding的de。零ling點dian是shi由you於yu在zai輸shu入ru輸shu出chu間jian存cun在zai兩liang條tiao信xin號hao路lu徑jing,兩liang個ge信xin號hao路lu徑jing強qiang度du相xiang消xiao即ji可ke,通tong常chang在zai電dian路lu中zhong表biao現xian為wei反fan饋kui或huo前qian饋kui通tong路lu。零ling極ji點dian是shi由you於yu電dian路lu中zhong有you電dian感gan和he電dian容rong這zhe類lei的de儲chu能neng元yuan件jian,使shi得de阻zu抗kang(或者增益)和頻率相關,零極點發生在阻抗特性的轉折點處。
個人覺得零點、極(ji)點(dian)隻(zhi)是(shi)電(dian)路(lu)分(fen)析(xi)中(zhong)抽(chou)象(xiang)出(chu)來(lai)的(de)輔(fu)助(zhu)方(fang)法(fa),可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)零(ling)極(ji)點(dian)分(fen)析(xi)電(dian)路(lu)動(dong)作(zuo)特(te)征(zheng),然(ran)而(er)既(ji)然(ran)有(you)抽(chou)象(xiang)肯(ken)定(ding)有(you)它(ta)的(de)物(wu)理(li)表(biao)現(xian),極(ji)點(dian)從(cong)波(bo)特(te)圖(tu)上(shang)看(kan)兩(liang)個(ge)?作用:延(yan)時(shi)和(he)降(jiang)低(di)增(zeng)益(yi),在(zai)反(fan)饋(kui)係(xi)統(tong)中(zhong)作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)降(jiang)低(di)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)幅(fu)度(du)以(yi)及(ji)反(fan)饋(kui)回(hui)去(qu)的(de)時(shi)間(jian),所(suo)以(yi)如(ru)果(guo)某(mou)個(ge)節(jie)點(dian)存(cun)在(zai)對(dui)地(di)電(dian)容(rong),必(bi)然(ran)會(hui)對(dui)電(dian)容(rong)充(chong)電(dian),同(tong)時(shi)電(dian)容(rong)和(he)前(qian)級(ji)輸(shu)出(chu)?電阻還存在分壓,所以這個電容會產生極點!而要保持穩定,則要看在激勵情況下反饋信號會不會持續增加?而這就需要分析信號在通過電路的過程中的衰減或增加?和he加jia快kuai或huo者zhe減jian慢man,零ling極ji點dian這zhe就jiu表biao征zheng了le電dian路lu的de這zhe種zhong特te性xing,所suo以yi可ke能neng某mou個ge節jie點dian會hui產chan生sheng極ji點dian,也ye可ke能neng整zheng個ge係xi統tong不bu同tong信xin號hao通tong路lu相xiang互hu作zuo用yong產chan生sheng零ling極ji點dian。
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