11章_电路的频率响应.ppt

* * * * * * * * 11-2 RLC串联电路的谐振*** 11-4 RLC并联谐振电路 11-3 RLC串联电路的频率响应*** 11 电路的频率响应 11-1 网络函数 一、频率响应 电路的输出对不同频率的正弦激励有不同的响应，这一特性称为电路的频率特性或频率响应或频率特性。 11-1 网络函数 电路中有电抗性器件，在电路激励源频率变化时，电路的性质、工作状态可能变化，使得电路不能正常工作甚至遭受破坏。 例如，电力系统中的谐振导致电力网络的解列瘫痪；电子电路中负反馈变成正反馈振荡等。 同样，对频率响应的特性也得到利用：选频、滤波等 输入变量和输出变量之间建立函数关系，来描述电路的频率特性，这一函数关系就称为电路和系统的网络函数，H(j?)。 二、网络函数 网络函数有多种形式。 电压转移函数 相频特性 幅频特性 例 网络函数等于单位激励下的响应 无源 网络 + - 一、 谐振的定义 Z + - 电路的这种状态称为谐振 11-2 RLC串联电路的谐振 当? L=1/? C， 电路中电压、电流同相. R j? L + _ 二、 RLC串联电路的谐振 ——此时电路的状态为谐振 串联谐振条件： 实现谐振的手段 谐振角频率 谐振频率 1.调频(改变外加电源、信号源频率) 2.调参数L、C ( 常改变C )。 三、RLC串联电路谐振时的特征 2、输入阻抗Z为纯电阻，即Z=R。电路中阻抗值|Z|最小。 w w0 O R 1、 |Z| XL XC X 电流I达到最大值 I0=U/R (当U一定)。 3、电阻上的电压等于电源电压，电抗上的电压为零，即 R j? L + _ + + + _ _ _ 定义：品质因数 谐振时的相量图 ? 0 ? O |I| 品质因数为不同值时的电流频率特性。 Q值大 Q值小 品质因数Q在谐振电路中是一个很重要的参数，Q综合反映了电路中三个参数R、L、C对谐振状态的影响，也是分析比较谐振电路频率特性的重要辅助参数。 当Q远大于1时：串联谐振又称电压谐振。 5、功率和能量 P=RI2=U2/R 负载R吸收有功功率最大： 电源发出功率 P Q + _ L C R u 电场能量与磁场能量来回交换 -----电磁振荡 即L与C交换能量, 电路与电源间无能量交换。 + _ P Q L C R u 电场能量： 同样磁场能量： 总能量是常量，不随时间变化，正好等于最大值,与 Q2 成正比。 设 则谐振时： 例题 网络函数： R j? L + _ 11-3 RLC串联电路的频率响应 输入信号的幅值不变，只改变其频率，在此频率的改变下，看看元件上输出电压的变化情况。 通用曲线的绘制：纵横坐标都采用相对于谐振点的比值 纵坐标以实际电压与谐振点的电压比 横坐标以实际频率与谐振频率的比 幅频特性 相频特性 一、电阻电压的网络函数 1 φ Q越大，谐振曲线越尖。通频带越窄，选择性越好。对非谐振频率的信号有抑制能力。 0.707 Q=1 Q=0.5 Q=10 1 ?2 ?1 0 ? 幅频特性 通频带 Q越大，谐振曲线越尖。通频带越窄。 0.707 Q=1 Q=0.5 Q=10 1 ?2 ?1 0 ? 工程上的定义 中心频率 半功率点 下界频率 上界频率 收音机接收电路 接收天线 与 C ：组成谐振电路 将选择的信号送接收电路 串联谐振应用举例 组成谐振电路 ，选出所需的电台。 为来自3个不同电台（不同频率）的电动势信号； 已知： 解： 如果要收听 节目，C 应配多大？ 问题： 结论：当 C 调到 150 pF 时，可收听到 的节目。 二、 电容及电感电压的网络函数 可以看到，电容电压滞后电阻电压90度 电感电压超前电阻电压90度 1 Q ? 0 U(? )/U ?C2 ?L2 1 两条曲线存在极大值的 UL/U UC/U 当Q0.707 当Q0.707 两条曲线上的特殊点：?1=0，和?3=∞时 两条曲线上，为什么电容、电感上的电压极值不在谐振点出现？ Q越高，两个极值点越靠近中心频率点。 两条曲线上极值点及极值点下的值： 当Q大于0.707时 同样可以求得电感电压通用曲线上的截止频率比率： 一、简单 G、C、L 并联电路 G C L 并联 + _ G C L |Y| w w0 O G |Y|最小=G |Z|最大 电流谐振 11-4 RLC并联谐振电路 C L R 二 、电感线圈与电容并联 谐振时 B=0，即 谐振条件： * * * * * * * * * * * * * * * * * * * *