Ví dụ Biểu_đồ_Bode

Một bộ lọc RC thông thấp thụ động (độ lợi băng thông đơn vị), ví dụ có hàm truyền sau đây thể hiện trong miền tần số:

Từ hàm truyền ta có thể xác định được tần số cắt  f c {\displaystyle f_{\mathrm {c} }} (theo Hertz) là tại tần số

hoặc (tương đương) tại ω c = 1 R C {\displaystyle \omega _{\mathrm {c} }={1 \over {RC}}}  trong đó  ω c = 2 π f c {\displaystyle \omega _{\mathrm {c} }=2\mathrm {\pi } f_{\mathrm {c} }}  là tần số cắt góc theo radian trên giây.

Hàm truyền này viết theo tần số góc trở thành:

Phương trình trên là dạng chuẩn hóa của hàm truyền. Biểu đồ Bode được thể hiện trong hình 1(b) ở trên, và xây dựng đường thẳng xấp xỉ được thảo luận trong phần tiếp theo.

Biểu đồ biên độ

Biên độ (theo decibel) của hàm truyền ở trên (được chuẩn hóa và chuyển đổi sang dạng tần số góc), cho bởi biểu diễn độ lợi decibel  A v d B {\displaystyle A_{\mathrm {vdB} }} :

sau đó vẽ với tần số đầu vào ω {\displaystyle \omega }  trên một thang chia logarit, có thể được xấp xỉ bởi hai đường thẳng và nó tạo thành biểu đồ biên độ Bode tiếp tuyến (xấp xỉ) của hàm truyền đó:

  • Đối với các tần số góc dưới  ω c {\displaystyle \omega _{\mathrm {c} }}  nó là một đường nằm ngang tại 0 dB vì tại các tần số thấp biểu thức  ω ω c {\displaystyle {\omega \over {\omega _{\mathrm {c} }}}}  rất nhỏ và có thể bỏ qua, làm cho phương trình độ lợi decibel ở trên bằng với zero,
  • Đối với các tần số góc trên  ω c {\displaystyle \omega _{\mathrm {c} }}  nó là một đường thẳng với một độ dóc bằng −20 dB trên một decade vì tại các tần số cao biểu thức  ω ω c {\displaystyle {\omega \over {\omega _{\mathrm {c} }}}}  vượt lên trên và biểu thức độ lợi decibel ở trên được đơn giản bằng  − 20 log ⁡ ω ω c {\displaystyle -20\log {\omega \over {\omega _{\mathrm {c} }}}}  là một đường thẳng với độ dóc bằng  − 20 d B {\displaystyle -20\,\mathrm {dB} }  trên một decade.

Hai đường thẳng này gặp nhau ở tần số cắt. Từ biểu đồ này, có thể thấy rằng đối với các tần số thấp hơn tần số cắt, mạch điện có một sự suy giảm đến 0 dB, tương ứng với một độ lợi băng thông đơn vị, tức là biên độ của đầu ra bộ lọc bằng với biên độ của đầu vào. Tần số cao hơn tần số cắt đang suy yếu - tần số càng cao, độ suy giảm càng lớn.

Biểu đồ pha

Biểu đồ pha Bode được vẽ bằng góc pha của hàm truyền được cho bởi

đối với  ω {\displaystyle \omega } , trong đó  ω {\displaystyle \omega }  và  ω c {\displaystyle \omega _{\mathrm {c} }}  lần lượt là các tần số góc đầu vào cắt. Đối với các tần số đầu vào nhỏ hơn nhiều tần số cắt, tỉ số  ω ω c {\displaystyle {\omega \over {\omega _{\mathrm {c} }}}}  sẽ rất nhỏ và do đó góc pha sẽ gần với zero hơn. Khi tỉ số đó tăng thì giá trị tuyệt đối của pha sẽ tăng và trở thành –45 độ khi  ω = ω c {\displaystyle \omega =\omega _{\mathrm {c} }} . Khi tỉ số đó tăng đối với các tần số đầu vào lớn hơn nhiều so với tần số cắt, góc pha sẽ tiến gần tiệm cận −90 độ. Thang đo tần số cho biểu đồ pha được tính theo logarit.

Biểu đồ dạng chuẩn hóa

Trục tần số nằm ngang, ở cả biểu đồ pha và biểu đồ biên độ, có thể được thay bởi tỉ số tần số dạng chuẩn hóa (vô hướng)  ω ω c {\displaystyle {\omega \over {\omega _{\mathrm {c} }}}} . Trong trường hợp biểu đồ đó là dạng chuẩn hóa và các đơn vị của tần số không còn được dùng vì tất cả các tần số đầu vào bây giờ được biểu diễn là bội số của tần số cắt  ω c {\displaystyle \omega _{\mathrm {c} }} .

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Biểu_đồ_Bode http://www.abc.chemistry.bsu.by/vi/fit.htm http://books.google.com/books?id=2WQP5JGaJOgC&pg=R... http://www.mathworks.com/help/control/ref/bode.htm... http://www.mathworks.com/videos/tech-talks/control... http://www.onmyphd.com/?p=bode.plot http://reference.wolfram.com/mathematica/ref/BodeP... http://www.facstaff.bucknell.edu/mastascu/eControl... http://lims.mech.northwestern.edu/~lynch/courses/M... http://lpsa.swarthmore.edu/Bode/BodeHow.html http://www.uwm.edu/People/msw/BodePlot/