串联谐振回路.PPT

考虑信号源内阻RS和负载电阻RL后，由于回路总的损耗增大，回路Q值将下降，称其为有载品质因数QL。 把没有考虑信号源内阻和负载电阻时回路本身的Q值叫做无载Q值(或空载Q值)，用Q0表示 由于QL值低于Q0，因此考虑信号源内阻及负载电阻后，串联谐振回路的选择性变坏，通频带加宽。 2. 电源内阻与负载电阻的影响 建立电路模型，明确串联谐振电路的组成。 通过阻抗的频率特性揭示滤波特性：重点是电抗的频率特性。 给定获得带通滤波特性的条件。 用途：定性判别谐振频率的高低和复杂电路的电抗性质（比如三端振荡器）。 Q表的原理。 滤波特性的讨论。 滤波特性的优劣－选择性，其描述量：失谐量、广义失谐量，表征量：Q。 近似法求带宽，结果与解方程的一致。 揭示带宽与选择性的关系。 相频特性的重要性。 相频特性与Q的关系。 用瞬时储能和能量消耗描述谐振特性，目的：定义Q；自激振荡的能量描述。 2.1.1 基本原理 2.1.2 串联振荡回路的谐振曲线和通频带 2.1.3 串联振荡回路的相位特性曲线 2.1.4 能量关系及电源内阻与 负载电阻的影响 单振荡回路：由电感线圈和电容器组成的单个振荡电路。 串联振荡回路 并联振荡回路 电感线圈等效为电感L和损耗电阻R的串联； 通常，相对于电感线圈的损耗，电容的损耗很小，可以忽略不计。 损耗电阻R 电容器等效为电容C和损耗电阻R 的并联。 w O 电抗 容性 感性 w L X = w L － 1 w C w 0 1 C w － 阻抗 一、谐振及谐振频率 jωL 1/(jωC) 电抗特性： 谐振条件: 即谐振频率 或 R w 0 w 谐振频率 阻抗特性： 1. 谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R； 谐振频率 选频特性曲线 ，具有带通选频特性。 当信号源为电压源时，回路电流最大， 二、谐振特性 1) ? ?0时， X 0呈容性； 2) ? = ?0时， X =0呈纯阻性； 3) ? ?0时， X 0呈感性。 2. 电抗性质随频率变化的规律： 谐振时，电感与电容抵消 w O 电抗 容性 感性 w L x = w L － 1 w C w 0 1 C w － 阻抗 又因为 所以 3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且等于外加电压的Q倍； 电感品质因数： 线圈的Q值常在几十到一、二百左右。 考虑到，谐振时 由于Q值较高，必须预先注意回路元件的耐压问题。 回路的品质因数 总结 ，具有带通选频特性。 1. 谐振时，回路阻抗值最小，即Z=R；当信号源为电压源时，回路电流最大，即 1) ? ?0时， X0呈容性； 2) ? = ?0时， X =0呈纯阻性； 3) ? ?0时， X 0呈感性。 2. 阻抗性质随频率变化的规律： 3.串联谐振时，电感和电容两端的电压模值大小相等，且等于外加电压的Q倍。 注意：电感Q与回路Q的区别 回路的品质因数 电感的品质因数 (回路的特性阻抗) 二者的区别：回路Q限定于谐振时，线圈Q无此限制。 二者的相同点：都表示回路或线圈中的损耗。 谐振曲线： 回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线。 选频特性曲线 N(ω) Q1 ω0 ω ω－ω0 表示频率偏离谐振的程度，称为失谐量 。 1. 频率选择性 幅度 回路的Q值愈高，谐振曲线愈尖锐， 对外加电压的选频作用愈显著， 回路的选择性就愈好。 Q值与谐振曲线 定义广义失谐量 当? ? ?0，即失谐不大时： 幅频特性函数N(ξ)和曲线分别为 图 3.1.5 串联振荡回路 通用谐振曲线 2. 通频带 图 3.1.6 串联振荡回路的 通频带 下面，求解带宽 回路Q值越高，选择性越好，但通频带越窄，二者矛盾。 通频带 相位特性： 图 3.1.7 串联振荡回路的 相位特性曲线 图 3.1.8 串联振荡回路通用 相位特性 由右图可见，Q值愈大，相频特性曲线在谐振频率ω0附近的变化愈陡峭。但是，线性度变差，或者说，线性范围变窄。 图 3.1.7 串联振荡回路的 相位特性曲线 串联单振荡回路由电感线圈（包括其损耗电阻）和电容器构成，电抗元件电感和电容不消耗外加电动势的能量，消耗能量的只有损耗电阻。 1. 能量关系 电容和电感的瞬时功率 电容和电感的瞬时储能(设起始储能为零) 电容和电感的伏安特性方程 设 谐振时： O 回路中电流 电容上电压 电容的瞬时储能 电感的瞬时储能 回路的品质因数 可得 回路总的瞬时储能 图 3.1.9 串联谐振回路中的能量关系 谐振时，回路中储存的能量是不变的，只是在电感与电容之间相互转换；外加电动势只提供回路电阻所消耗的能量，以维