一、什么是波特圖

波特圖是由荷蘭裔科學(xué)家波特在1930年發(fā)明的，他用簡單但準(zhǔn)確的方法繪制出了增益及相位的圖，因此這個圖也就稱為了波特圖（Bode plot），因?yàn)槭且糇g過來的，所以，波特圖有時也被稱作波德圖以及伯德圖。

通常我們使用波特圖來分析系統(tǒng)的頻率響應(yīng)，在交流信號處理電路中，信號的頻率范圍較寬，從Hz級到kHz級，甚至MHz級，電壓增益也能從幾倍到上百萬倍，為了能夠在同一坐標(biāo)中表示如此寬的變化范圍，常常使用波特圖以縮短坐標(biāo)。

增益和相位裕度

波特圖有兩張圖，一張幅頻響應(yīng)圖，一張相頻響應(yīng)圖，二者的橫軸都是頻率的對數(shù)，單位為Hz,幅頻響應(yīng)圖的縱軸為幅值的對數(shù)，單位為dB, 相頻響應(yīng)圖的縱軸為相位，單位是°。通常幅頻特性圖和相頻特性圖會上下放置，且橫軸對齊，這樣可以方便地觀察同一頻率下的幅值和相位的大小。

二、波特圖參考參數(shù)

波特圖應(yīng)用比較廣泛的是電源領(lǐng)域，涉及到電源環(huán)路分析，這其實(shí)就是將輸出電壓的增益和相位隨注入信號頻率變化而變化的測量結(jié)果繪制成波特圖，然后利用波特圖來分析開關(guān)電源電路的參數(shù)，從而判定其穩(wěn)定性。主要參考參數(shù)有三個，增益裕度、相位裕度以及穿越頻率。

我們來看一張圖片，這張圖中有兩條曲線，一條顯示的是增益隨頻率而變化，另一條是相位隨頻率而變化，左右縱軸分別代表增益與相位。

波特圖及相關(guān)參數(shù)

增益裕度就是指相位為 0°時對應(yīng)的電壓增益差，為了遠(yuǎn)離不穩(wěn)定點(diǎn) ，一般要求12dB以上。

相位裕度則是指電壓增益為 0dB 時對應(yīng)的相位差，工程中一般認(rèn)為在室溫和標(biāo)準(zhǔn)輸入、正常負(fù)載條件下，環(huán)路的相位裕量要求大于45°，以確保系統(tǒng)在各種誤差和參數(shù)變化情況下的穩(wěn)定性。當(dāng)負(fù)載特性、輸入電壓變化較大時，環(huán)路相位裕量應(yīng)大于30°，不過還需注意，相位裕度越大，系統(tǒng)越穩(wěn)定，但系統(tǒng)響應(yīng)速度會減慢，所以一般要求相位裕度要小于80°。

而第三個參數(shù)穿越頻率也叫頻帶寬度，它是指增益為 0dB 時對應(yīng)的頻率，可以反映控制環(huán)路響應(yīng)的快慢，一般認(rèn)為帶寬越寬，其對負(fù)載動態(tài)響應(yīng)的抑制能力就越好，過沖、欠沖越小，恢復(fù)時間也就越快，系統(tǒng)就更穩(wěn)定，一般取開關(guān)頻率的5%~20%左右，有一點(diǎn)需要強(qiáng)調(diào)，就是剛才提到的這些參數(shù)的范圍并不完全絕對，僅供參考。

三、波特圖測試原理

現(xiàn)實(shí)中反饋環(huán)路往往起到了穩(wěn)定電路靜態(tài)工作點(diǎn)的作用，所以我們不能簡單地把環(huán)路斷開去測環(huán)路增益，因?yàn)榉答伃h(huán)斷開后，電路將因?yàn)檩斎胧д{(diào)等原因，輸出會直接飽和，這種情況下無法進(jìn)行任何有意義的測量。

所以為了克服這個問題，我們必須在閉環(huán)的情況下進(jìn)行測量，一種可行的手段是環(huán)路注入。注入點(diǎn)的選取也是有特殊的要求，一個比較理想的注入點(diǎn)是輸出和反饋網(wǎng)絡(luò)之間，其他注入點(diǎn)如誤差放大器和功率晶體管之間也是可行的。

為了維持閉環(huán)，我們在注入點(diǎn)的位置插入一個很小的電阻而不是把環(huán)路在注入點(diǎn)斷開，注入信號將通過這個注入電阻注入到環(huán)路中去。

該注入電阻的取值要足夠小，通常要遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于反饋網(wǎng)絡(luò)的等效阻抗，這樣才能保證注入電阻對反饋環(huán)路的影響可以忽略不計(jì)。且因?yàn)樽⑷腚娮韬妥⑷胱儔浩鞑⒙?lián)，小一點(diǎn)的注入電阻能降低變壓器工作的下限頻率，這在需要測量極低頻率的時候非常有用。我們即將要測的被測物注入電阻為4.99Ω，適當(dāng)大一點(diǎn)的注入電阻也是可以的。

在這里，有兩點(diǎn)需要注意：