從零開(kāi)始學(xué)電子之基礎篇

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“構成這個(gè)系統的元件是線(xiàn)性非時(shí)變的”這怎樣理解呢？
就是說(shuō)，線(xiàn)圈的電感量L、電容器的電容量C或者電阻器的電阻值R都是不隨電壓或電流變化的，也不隨時(shí)間變化�；蛘呶覀冇谩昂銋ⅰ眮�(lái)描述也是可以的

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“系統”這個(gè)概念是很籠統的
小到一個(gè)原子（甚至更�。┐蟮秸麄�(gè)宇宙（還有更大的嗎？ ），都可以說(shuō)是系統。
當然，對于我們要研究的對象來(lái)說(shuō)，這個(gè)“對象”就是一個(gè)系統。那么這個(gè)對象是什么，有多大，等等，要看你研究的是什么了�？梢允且粋�(gè)電感或電阻，也可以是由很多元件組成的網(wǎng)絡(luò )或者是其它什么東東。
比方說(shuō)一座橋梁、一個(gè)人或者是一只蒼蠅等等都是系統

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這個(gè)圖和上個(gè)圖有什么不同呢？
大家可能看出來(lái)了，其實(shí)也沒(méi)有什么不同。就是加了一個(gè)正弦電源，網(wǎng)絡(luò )標號也變了一下，用in表示輸入網(wǎng)絡(luò )，用out表示輸出網(wǎng)絡(luò )
正弦量的三要素請大家明確：振幅、頻率和初相位（相位）。例如上面的這個(gè)正弦電壓源它的振幅是1V，頻率是1KHz，初始相位為0度。

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“RL”是負載電阻，這個(gè)東東是很重要的哦

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“相位”這個(gè)概念大家可能有點(diǎn)含糊
其實(shí)重要的并不是相位而是“相位差”。
相位差是一個(gè)比較的概念，是兩個(gè)同頻率正弦量之間相位的差值。

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這是一個(gè)延遲時(shí)間為1毫秒，頻率為1000Hz，振幅為1V，初始相位為0度的正弦電壓的波形

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這個(gè)圖中，紅色信號與上圖相同，藍色信號波形與紅色信號波形有近-180度的相位差（接近于反相），它們的頻率是相同的，幅度也一樣（不過(guò)是藍色信號有點(diǎn)過(guò)渡過(guò)程 ）。

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大家可以看出上面這兩個(gè)信號的差別嗎
最主要的不同在于它們之間的相位不同�；蛘呶覀兛梢哉f(shuō)，它們的“瞬時(shí)值”不同，因為它們的相位不同。

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為什么我們要強調“相位”呢？
因為系統論中的一個(gè)重要的概念——“相頻特性”或“相位響應”
人的聽(tīng)覺(jué)對所謂的“相位失真”是不敏感的，而人的視覺(jué)對相位失真是敏感的。所以當系統存在比較大的相位失真時(shí)，會(huì )引起圖象的“重影”。
因此大家要對“相位”這個(gè)概念引起重視。

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我們再回到163樓的電路中去
現在，我們進(jìn)行所謂的“頻率掃描”。也就是說(shuō)把正弦電源變成頻率隨時(shí)間線(xiàn)性變化的正弦電壓源。然后測量其輸出網(wǎng)絡(luò )out的“幅頻響應”和“相頻響應”。

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我們來(lái)觀(guān)察一下該網(wǎng)絡(luò )的“相頻響應”（相頻曲線(xiàn)），當然這是在上述的頻率可變的正弦電壓源的激勵下得到的。

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好的，大家看到了吧
在這個(gè)圖中，橫坐標軸代表頻率，它的單位是Hz（赫茲），它是由0線(xiàn)性增大的�？v坐標代表相位，它的單位是“度”（在這里不是弧度）。
藍色信號線(xiàn)代表輸入信號in（激勵信號）的相位，它始終是0度，不隨頻率變化。反應在圖中就是一條水平直線(xiàn)。
紅色信號線(xiàn)代表響應信號out（輸出信號）的相位，顯然它是變化的，并且是按照非線(xiàn)性的規律變化的（不是一條直線(xiàn)）。
兩個(gè)相位信號之間的差值就是它們之間的相位差。
從圖中可以看出，在頻率比較低時(shí)，它們之間的相位差接近0度。隨著(zhù)頻率的升高，相位差趨于負的180度（輸出信號與輸入信號反相）。
大家還可以看出，在某個(gè)頻率段相位差的變化是比較劇烈的（紅色曲線(xiàn)變化劇烈的部分）。

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那么這樣的相位頻率曲線(xiàn)是理想的嗎？
當然不是了。為什么呢？
理想的相位頻率曲線(xiàn)應該在其通帶內是一條直線(xiàn)（具有一定的斜率）。這樣的理想相頻特性意味著(zhù)系統具有與頻率成正比例的線(xiàn)性相位移，這樣的系統才不會(huì )發(fā)生“相位失真”。
當然，我們是針對上面的這個(gè)相位圖來(lái)說(shuō)的，并不針對具體的系統。

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那么大家可能要問(wèn)了“能不能看到有相位失真時(shí)的波形呢？”

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這個(gè)紅色信號是一個(gè)調頻信號波形，假設它是輸入信號（激勵信號）。
說(shuō)明一下，這個(gè)調頻輸入信號的的載波頻率為5KHz，調制頻率為100Hz，調頻指數為50。也就是說(shuō)，它包含從100Hz到10KHz的以100Hz為步進(jìn)的頻率成分。例如100Hz，200Hz......10KHz。
或者說(shuō)這個(gè)信號是由上述頻率的正弦信號組合而成的。
對不起，該信號中不包含直流成分。在此改過(guò)來(lái)

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那么我們讓這個(gè)信號通過(guò)一個(gè)無(wú)相位失真的網(wǎng)絡(luò )（例如純電阻網(wǎng)絡(luò )）后，觀(guān)測輸出信號的波形，并與輸入信號相比較
結果會(huì )怎樣呢？

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這就是比較的結果，藍色的輸出信號波形與紅色的輸入信號波形完全重合（紅色的輸入信號被覆蓋）。表明輸出信號與輸入信號之間既沒(méi)有幅度上的差異，也沒(méi)有相位上的差異。當然，在這里我們著(zhù)重于相位失真的問(wèn)題。即信號通過(guò)無(wú)相位失真的網(wǎng)絡(luò )（或系統）后，只是有一定的時(shí)間延遲（在這個(gè)圖中沒(méi)有顯示出來(lái)）而沒(méi)有任何波形的差異�；蛘哒f(shuō)它們可以完全重合（通過(guò)移動(dòng)其中一個(gè)波形在時(shí)間軸上的位置）。

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經(jīng)過(guò)放大后可以看出它們在幅度上還是些微小的差異的，這是純電阻網(wǎng)絡(luò )的參數決定的。

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那么我們在看看有相頻失真時(shí)的情形吧

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我們就讓這個(gè)調頻信號通過(guò)一個(gè)全通網(wǎng)絡(luò )（或全通系統），然后比較一下輸出信號與輸入信號的差異吧
所謂的“全通網(wǎng)絡(luò )”是指對不同頻率信號的衰減均為零，只是相位移不同。
請大家注意，這種全通特性與負載電阻的取值有很大關(guān)系，只有當負載電阻很大時(shí)才接近這種特性。
還有一點(diǎn)需要注意，這個(gè)網(wǎng)絡(luò )的輸出是“差動(dòng)輸出”（負載電阻兩端均不接地）。
也就是說(shuō)，這里的輸出信號Vout=Vout1-Vout2。