常用校正装置及其特性课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,6-2 常用校正装置及其特性,校正网络分为,有源,和,无源,网络。,校正网络将引入一定的相移。根据引入的相移情况，可分为：,超前校正网络、滞后校正网络、滞后-超前校正网络,。,无源校正装置,通常是由电阻和电容组成的二端口网络,无源校正装置线路简单、组合方便、无需外供电源，但本身没有增益，只有衰减；且输入阻抗低，输出阻抗高，因此在应用时要增设放大器或隔离放大器。,有源校正装置,是由运算放大器组成的调节器。,有源校正装置本身有增益，且输入阻抗高，输出阻抗低，所以目前较多采用有源校正装置。缺点是需另供电源。,11/20/2024,1,6-2 常用校正装置及其特性校正网络分为有源和无源网络。,（,1,）无源超前校正网络,假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不计，而输出负载的阻抗为无穷大，则其传递函数为,:,分度系数,时间常数,11/20/2024,2,（1）无源超前校正网络假设该网络信号源的阻抗很小，可以忽略不,注：采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降,倍，,因此需要附加放大器增益以补偿,带有附加放大器的无源超前校正网络,补偿后网络的传递函数为：,11/20/2024,3,注：采用无源超前网络进行串联校正时，整个系统的开环增益要下降,超前网络的零极点分布,由于,故超前网络的负实零点总是位于负实极点之右，两者之间的距离由常数 决定。,可知改变,和,T(,即电路的参数,超前网络的零极点可在,s,平面的负实轴任意移动。,),的数值，,11/20/2024,4,超前网络的零极点分布由于故超前网络的负实零点总是位于负实极点,频率特性曲线,画出对数频率特性如图所示。,11/20/2024,5,频率特性曲线画出对数频率特性如图所示。10/8/20235,20dB/dec,dB,0,90,(度),20lgadB,L(),显然，超前网络对频率在 之间的输入信号有明显的微分作用，在该频率范围内输出信号相角比输入信号相角超前，超前网络的名称由此而得。,求导并令其为零,求得最大超前角频率,11/20/2024,6,20dB/decdB090(度)20lgadBL(,最大超前角频率,在最大超前角频率,处具有最大超前角,正好处于频率,与,的几何中心,的几何中心为,11/20/2024,7,最大超前角频率在最大超前角频率处具有最大超前角正好处于频率与,20dB/dec,11/20/2024,8,20dB/dec10/8/20238,但,a,不能取得太大,(,为了保证较高的信噪比,),a,一般不超过,20,。这种超前校正网络的最大相位超前角一般不大于,65,0,，如果需要大于,65,0,的相位超前角，则要用两个超前网络相串联来实现，并在所串联的两个网络之间加一隔离放大器，以消除它们之间的负载效应。,11/20/2024,9,但a不能取得太大(为了保证较高的信噪比),a一,最大超前角及最大超前角处幅值与分度系数的关系曲线,d,B,o,a,11/20/2024,10,最大超前角及最大超前角处幅值与分度系数的关系曲线dBoa10,2.,无源滞后网络,如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，则滞后网络的传递函数为,时间常数,分度系数,11/20/2024,11,2.无源滞后网络如果信号源的内部阻抗为零，负载阻抗为无穷大，,无源滞后网络特性,-20dB/dec,11/20/2024,12,无源滞后网络特性-20dB/dec10/8/202312,滞后网络在,时，对信号没有衰减作用,时，对信号有积分作用，呈滞后特性,时，对信号衰减作用为,最大滞后角，发生在,几何中心，称为最大滞后角频率,11/20/2024,13,滞后网络在时，对信号没有衰减作用时，对信号有积分作用，呈滞,采用无源滞后网络进行串联校正时，主要,利用其高频幅值衰减的特性，以降低系统的开环截止频率，提高系统的相角裕度,。滞后网络怎么能提高系统的相角裕度呢？,在设计中力求避免最大滞后角发生在已校系统开环截止频率,附近。选择滞后网络参数时，通常使网络的交接频率,远小于,一般取,此时，滞后网络在,处产生的相角滞后按下式确定（两角和的三角函数公式）,将,代入上式,11/20/2024,14,采用无源滞后网络进行串联校正时，主要利用其高频幅值衰减的特,b,与,和,20lgb,的关系,b,0.01,0.1,1,20lgb,dB,11/20/2024,15,b与和20lgb的关系b0.010.1120lgbdB10/,3.,无源滞后,-,超前网络,传递函数为,:,设,11/20/2024,16,3.无源滞后-超前网络传递函数为:设10/8/202316,则有当 时,系统的对数幅相频率特性如图：,11/20/2024,17,则有当 时系统的对数幅相频率特性如图：,无源滞后-超前网络频率特性,11/20/2024,18,无源滞后-超前网络频率特性10/8/202318,看出：1、对数幅频特效曲线为倒梯形,2、对数相频特性为近似正弦，存在一个相角为零的角频率,求相角为零时的角频率,11/20/2024,19,看出：1、对数幅频特效曲线为倒梯形求相角为零时的角频率,常用无源校正网络特性图见P217,11/20/2024,20,常用无源校正网络特性图见P21710/8/202320,2.有源校正网络,无源校正网络有以下几个不足之处:,（1）稳态增益小于等于1;,（2）,实际控制系统中广泛采用无源网络进行串联校正，但在放大器级间接入无源校正网络后，由于负载效应问题，有时难以实现希望的规律。即,级间联接必须考虑负载效应;,（3）当所需校正功能较为复杂时,网络的设计和参数调整很不方便.,由于上述不足,实际中常用阻容电路和线性集成运放的组合构成有源校正装置.为讨论问题方便起见,均认为运算放大器是理想的,即其开环增益无穷大,输入阻抗无穷大,输出阻抗等于零.,11/20/2024,21,2.有源校正网络10/8/202321,反向端输入的,有源调节器,反向端输入有源调节器的电路如下图:,图中:,是输入阻容网络的等效阻抗,是反馈阻容网络的等效,阻抗,传递函数为:,用不同的阻容网络构成,就可得到不同的调节规律.可见教材,P.219表6-2典型的有源调节器.,11/20/2024,22,反向端输入的有源调节器 反向端输入有源调节器的,小结,无源超前网络的特性,无源滞后网络的特性,无源滞后、超前网络的特性,11/20/2024,23,小结无源超前网络的特性10/8/202323,