4.3. - Diagrammi di Bode

La rappresentazione grafica di modulo e fase della f.d.t. al variare di w (o di f) viene di solito effettuata mediante diagrammi semilogaritmici noti come diagrammi di Bode. Il modulo viene espresso in decibel, la fase in gradi; la scala delle pulsazioni w (o delle frequenze f), in entrambi i diagrammi, è logaritmica.

La f.d.t. espressa dalla (4.1.3) può essere riscritta in forma fattorizzata come segue:

                                                          ,                  (4.3.1)

dove ; i termini che rappresentano gli zeri e i poli complessi coniugati sono espressi in forma di trinomio di secondo grado in cui viene evidenziata la pulsazione propria non smorzata w o e lo smorzamento x ; sz e sp indicano rispettivamente gli zeri e i poli nulli. Mettendo in evidenza al numeratore gli zeri reali non nulli e e al denominatore i poli reali non nulli e , si ha:

.

Indicando con K la nuova costante e ponendo , si ottiene:

                                                                      (4.3.2)

Supponendo che gli seri e i poli siano costanti reali negativi negativi o nulli, i relativi valori, cambiati di segno, rappresentano pulsazioni significative per il funzionamento della rete e vengono dette pulsazioni critiche:

                                                                                      .                                      (4.3.3)

L'inverso di ciascuna pulsazione critica è dimensionalmente un tempo ed è detto costante di tempo della rete:

                                                                       .                            (4.3.4)

La (4.3.2) può, quindi, essere scritta nei due seguenti modi:

                                                                  (4.3.5)

                                                                   (4.3.6)

Numeratore e denominatore della (4.3.6) sono costituiti dal prodotto di più numeri complessi, ciascuno dei quali è funzione della pulsazione w . La risposta in ampiezza è data dal prodotto del valore assoluto della costante K per il modulo di ciascun numero complesso a numeratore, diviso per il modulo di ciascun numero complesso a denominatore:

                                                (4.3.7)

Se esprimiamo in dB tale risposta in ampiezza, ricordando le proprietà dei logaritmi, si ha:

                                                                        (4.3.8)

Tale espressione mostra che la risposta in ampiezza in decibel è rappresentata da una costante sommata algebricamente a diversi termini dello stesso tipo.

Analogamente, per la risposta in fase si ha:

                                                                              (4.3.9)

La risposta in fase complessiva è costituita dalla somma algebrica dello sfasamento relativo alla costante K e degli sfasamenti introdotti dai termini relativi agli zeri e ai poli.

La struttura delle (4.3.8) e (4.3.9) dà la possibilità di costruire i diagrammi di Bode di una rete sommando graficamente i diagrammi relativi alla costante K e a ciascun singolo polo e zero. Noto l'andamento generale del grafico relativo a ciascuno di tali elementi, risulterà molto semplice comporre il diagramma di una qualsiasi funzione di trasferimento con poli e zeri, negativi o nulli.

 

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