電路中的零極點(diǎn)如何能直接看出來呢？

不知不覺，環(huán)路內(nèi)容已經(jīng)寫了7節(jié)了，以理論分析為主，下面來說說兄弟們都很關(guān)心的內(nèi)容——零點(diǎn)和極點(diǎn)。

前面幾節(jié)內(nèi)容，我們已經(jīng)將傳遞函數(shù)的來源，推導(dǎo)過程說明白了。有了傳遞函數(shù)，我們就能夠畫出波特圖，就能夠分析系統(tǒng)到底穩(wěn)不穩(wěn)定。

但是問題來了，假如我們得到的波特圖表明這個系統(tǒng)是不穩(wěn)定的，那么該如何調(diào)整呢？該修改什么器件呢？或者說一個原本穩(wěn)定的系統(tǒng)，但是我們想修改其中某個元件，會不會造成系統(tǒng)不穩(wěn)定？總不至于每次修改一個器件，然后畫出傳遞函數(shù)看看長什么樣子，不行就接著改？這種鳥槍法總歸不好。

鳥槍法不行，自然有更好的法子，那就是找到一些特殊點(diǎn)進(jìn)行分析。

這些特殊點(diǎn)，就是零點(diǎn)和極點(diǎn)，零點(diǎn)和極點(diǎn)可以幫助我們調(diào)整電路。

關(guān)于零點(diǎn)和極點(diǎn)，結(jié)合我自己的經(jīng)驗，我覺得以下幾個問題是值得思考一下的。

1、傳遞函數(shù)中，讓分母為0的頻率點(diǎn)叫極點(diǎn)，既然分母為0，那算出來的值不是無窮大嗎？增益無窮大？這也能出現(xiàn)？

2、老是看到說增加一個電容，就增加了一個極點(diǎn)，增加一個電阻，就增加了一個零點(diǎn)，這到底是怎么回事？其中的道理又是為什么？

3、拿到具體的電路，那個零極點(diǎn)如何能直接看出來呢？

這一節(jié)就來看看上面這幾個問題吧。

零點(diǎn)和極點(diǎn)的定義

先來復(fù)習(xí)一下概念，什么是零點(diǎn)和極點(diǎn)，一般教材上面給出的定義大致是這樣的：

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極點(diǎn)

上面這個很好理解，清晰明了，但是一個大坑也就隨之而來了。如果從數(shù)學(xué)公式的角度看，這定義沒啥好說的，該咋樣咋樣。

但是一放到電路里面去，就尷尬了，H(s)的物理意義不是輸出除以輸入嗎？

那極點(diǎn)的意思不就是使輸出為無窮大的點(diǎn)，既然輸出無窮大了，那么系統(tǒng)肯定是不穩(wěn)定的，那么我們常說的極點(diǎn)又到底是什么？

比如下面是從網(wǎng)上找的別人寫的零點(diǎn)和極點(diǎn)的物理意義，難道自己寫的時候不懵嗎？

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那怎么理解我上面這個問題呢？

結(jié)合實際的情況，系統(tǒng)的傳遞函數(shù)算出來的根多是負(fù)數(shù)，而現(xiàn)實世界中是沒有負(fù)頻率的，貌似都是直接把負(fù)號去掉之后稱為極點(diǎn)。

比如下面的低通濾波器的傳遞函數(shù)的極點(diǎn)：

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假如R=1Khz，C=1uF，那么極點(diǎn)是s=-1000，但是我們通常說極點(diǎn)是1000，理由貌似是自然界中沒有負(fù)頻率，所以對s求了個模，頻率w=|s|=1000，我們把這個求模后的值也還是叫極點(diǎn)，并沒有重新取名字。

這個取了模之后的極點(diǎn)再代入原式子H(s)中，就不能夠使H(s)等于無窮大了，當(dāng)然了，也不能是無窮大，因為無窮大意味著系統(tǒng)不穩(wěn)定。我們研究的電路系統(tǒng)一般是穩(wěn)定的，所以基本上極點(diǎn)都是負(fù)的，或者說在復(fù)平面的左半平面。

不過，我們所有的系統(tǒng)的極點(diǎn)都是負(fù)的嗎？都在左半平面嗎？

我想也不是的，這讓我想到了皮爾斯晶體振蕩器，它輸入為0，但是能夠輸出一個固定的頻率的信號，即晶振的輸出嘛，我猜它應(yīng)該是有極點(diǎn)在右半平面的。因為晶振不就是要自己振蕩起來嗎？

當(dāng)然，我的猜測也可能是錯誤的，感興趣的兄弟可以研究研究。

總之吧，對于具體的電路，我們常說的極點(diǎn)，已經(jīng)不再是嚴(yán)格摳定義得到的極點(diǎn)了，而是取了絕對值之后的，其對應(yīng)信號的頻率都是正的，代入系統(tǒng)就不再能使輸出無窮大。

極點(diǎn)就說這么多吧，來看看零點(diǎn)

零點(diǎn)

相對于極點(diǎn)一般都是負(fù)的，根據(jù)系統(tǒng)的不同，零點(diǎn)是有負(fù)的，也有正的，像boost，Buck-boost，F(xiàn)lyback都是有右半平面零點(diǎn)，也就是分子N(s)=0有正的根。

零點(diǎn)和極點(diǎn)定義的問題就先說這么多吧，總的來說，我們求解的零點(diǎn)和極點(diǎn)的時候，可以假設(shè)下頻率可正可負(fù)的就好。

下面來看看，對于一個具體的電路，零點(diǎn)和極點(diǎn)都怎么快速的直接用眼睛“瞪”出來。

如何快速找到系統(tǒng)的零極點(diǎn) 功率級傳遞函數(shù)目前我是找不到快速的方法的，不過放大和補(bǔ)償級的傳遞函數(shù)，我倒是能想出點(diǎn)道道。

下面是常見的三種補(bǔ)償方式

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如何快速找到零極點(diǎn)呢？

其實思路很簡單，我們列出對應(yīng)的傳遞函數(shù)就行了，上面三種結(jié)構(gòu)，傳遞函數(shù)其實不就是放大器的增益表達(dá)式嗎？

傳遞函數(shù)都是：H(s)=實線橢圓阻抗/虛線網(wǎng)絡(luò)阻，我們根據(jù)定義求出對應(yīng)的點(diǎn)就行了。不過這個方法有點(diǎn)麻煩，還得計算。

簡單一點(diǎn)是這么想，零點(diǎn)就是讓輸出為0的點(diǎn)，極點(diǎn)就是讓輸出為無窮大的點(diǎn)（這時候考慮負(fù)頻率，就是求的時候假定負(fù)頻率是存在的），然后我們?nèi)フ覍?yīng)的點(diǎn)就行了。

I型補(bǔ)償

要想得到零點(diǎn)，那么我們就找使輸出等于0的頻率點(diǎn)，顯然，要想輸出等于0，必須C1的阻抗為0，電容的阻抗是1/sC，那么得頻率為無窮大才行，一般我們不考慮無窮大的頻率，所以說I型補(bǔ)償沒有零點(diǎn)。

要想得到極點(diǎn)，那么我們需要找使輸出為無窮大的點(diǎn)，顯然，輸出無窮大，只需要電容C1的阻抗是無窮大就行，顯然，頻率為0時，輸出阻抗1/sC為無窮大，也就是說0是I型補(bǔ)償?shù)臉O點(diǎn)。

所以，對于I型補(bǔ)償，沒有零點(diǎn)，有一個極點(diǎn)

II型補(bǔ)償

同樣的，要想得到零點(diǎn)，那么我們就找使輸出等于0的頻率點(diǎn)，顯然，要想輸出等于0，必須下面這一坨的阻抗為0。

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這一坨的結(jié)構(gòu)是R2和C1串聯(lián)后，再和C2并聯(lián)。要想上面那一坨整體阻抗為0，要么C2的阻抗為0，要么R2和C1串聯(lián)后的阻抗為0。

因為不考慮無窮大頻率，所以C2的阻抗不可能為0。R2和C1串聯(lián)后的阻抗是可以為0的，即R2+1/sC1=0，解出來就是s=-1/(R2*C1)，我們?nèi)〗^對值換算成頻率，即有一個零點(diǎn)w=1/(2π*R2*C1)

同樣的道理，極點(diǎn)就是下面一坨整體的阻抗為無窮大時的點(diǎn)

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因為上面結(jié)構(gòu)是并聯(lián)的關(guān)系，首先，可以很容易觀察到，當(dāng)頻率為0的時候，兩個并聯(lián)的支路阻抗都是無窮大，那么并聯(lián)之后自然還是無窮大，即，0是這個補(bǔ)償器的一個極點(diǎn)。

除此之外，R2和C1串聯(lián)之后，再與C2并聯(lián)，也會在其它的頻率點(diǎn)等于無窮大，有一個簡單方法，只需要把R2和C1和C2的阻抗相加等于0，算出來的點(diǎn)就是極點(diǎn)，原理是什么呢？

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所以，我們把R2和C1，C2阻抗加起來，如果阻抗等于0，那么整體并聯(lián)的阻抗就是無窮大的了，即R2+1/sC1+1/sC=0，那么最終極點(diǎn)就是：s=-(1/C1+1/C2)/R2。

取絕對值換算成頻率：w=(1/C1+1/C2)/(2π*R2) 所以，對于II型補(bǔ)償，有兩個極點(diǎn)，一個零點(diǎn)。

III型補(bǔ)償

由前面可知，II型補(bǔ)償?shù)牧銟O點(diǎn)都是從反饋網(wǎng)絡(luò)得來的，我們觀察III型補(bǔ)償，它的反饋網(wǎng)絡(luò)和II型補(bǔ)償一模一樣。因此，III型補(bǔ)償反饋網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的零極點(diǎn)，同II型補(bǔ)償是一模一樣的，也有兩個極點(diǎn)和一個零點(diǎn)，就不再贅述了。

除了反饋網(wǎng)絡(luò)，III型補(bǔ)償在同相輸入的電阻上面并聯(lián)了電阻和電容，那么這個網(wǎng)絡(luò)是否產(chǎn)生零極點(diǎn)呢？

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自然是會的，不然III型補(bǔ)償不就沒用了嗎？方法其實和前面差不多。

先看零點(diǎn)，零點(diǎn)是使輸出為0的點(diǎn)，要想輸出為0，那么虛線框的總阻抗要為無窮大。并聯(lián)之后阻抗要想等于無窮大，那么R1，R3，C3三者加起來的阻抗要等于0，原理還是下面這個

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即：R1+R3+1/sC3=0，即s=-1/((R1+R3)*C3)，取絕對值然后換算成頻率：w=1/(2π*(R1+R3)*C3) 再看極點(diǎn)，極點(diǎn)是使輸出為無窮大的點(diǎn)，要想輸出為無窮大，那么虛線框的總阻抗為0。易知，當(dāng)R3和C3串聯(lián)的阻抗為0，那么虛線框的總阻抗就為0。R3+1/sC3=0，算s=-1/(R3*C3)，取絕對值之后換算成頻率：w=1/(2π*R3*C3)，即該頻率點(diǎn)就是一個極點(diǎn)。

綜上所述，III型補(bǔ)償有3個極點(diǎn)，2個零點(diǎn)。

上面三種補(bǔ)償匯總?cè)缦拢?/strong>

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以上是我覺得，寫出零極點(diǎn)最快的方式了，基本不用動筆，寫得有點(diǎn)長，顯得有點(diǎn)復(fù)雜。不過要是知道里面的道理，應(yīng)該還是挺方便的。

小結(jié)

本節(jié)內(nèi)容就寫到這里了，主要針對常見的幾種補(bǔ)償，看怎么能做到“看著圖把零極點(diǎn)看出來”。

審核編輯：劉清