第五章 电路的频域分析.ppt

概述 5.1 RC电路的频域分析1.低通滤波器 2.高通滤波器 3.带通滤波器 5.2 谐振电路 1.串联谐振 串联谐振的特点 关于谐振曲线的讨论 串联谐振的应用举例 2.并联谐振 并联谐振的特征 (2)恒压源供电时，总电流最小。 恒流源供电时，电路的端电压最大。 当? 0L ?? R时， ?1 支路电流是总电流的Q倍 ? 电流谐振 相量图 当电路参数不变、激励信号的幅值也不变时，响应量随激励信号频率的变化情况，就是频率响应或称频率特性。 感抗（XL =ωL ） 容抗 复阻抗 容抗、感抗、复阻抗与频率ω的关系 在交流电路中，除电阻外，感抗和容抗都与频率有关 正弦传递函数H（j?): 无源双口网络 双口网络的传递函数： 滤掉输入信号的高频成分，通过低频成分。 --- 幅频特性：输出与输入的有效 值之比与频率的关系。 其中： 相频特性：输出与输入相位差 与频率的关系。 --- 相频特性 1 0 幅频特性 0 ~ ：通频带 ：截止角频率 时 当 时 当 相应地， ：截止频率 时，信号通过网络传递到输出端 当 时，信号不能通过网络，衰减很多 当 所以称为低通滤波器 该网络的低通特性也可以通过XC 和R的特性 定性分析 滤掉输入信号的低频成分，通过高频成分。 幅频特性 相频特性 1 0.707 ?0 ?0 0 0 ? ? 相应地， ：截止频率 时，信号不能通过网络，衰减很多 当 时，信号能通过网络传递到输出端 当 所以称为高通滤波器 该网络的高通特性也可以通过XC 和R的特性 定性分析 R R R C R C 令： 则： 幅频特性 通频带： 0 0 ? ? ?0 ?1 ?2 ?0 设： 含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1，即：u、 i 同相，电路呈纯电阻性，便称此电路处于谐振状态。 谐振 串联谐振： 并联谐振： 谐振的概念 研究谐振的目的，就是一方面在生产上充分利用谐振的特点，(如在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用)。另一方面又要预防它所产生的危害。 串联谐振的条件 R L C 串联谐振电路 串联谐振的条件是： ? 、 同相 当： 则： 谐振 即复阻抗虚部为0 谐振角频率 谐振频率 由电路参数决定，称为固有频率，当外加电源频率等于固有频率时，电路发生谐振 串联谐振时的阻抗特性 容性 感性 a. 纯阻性，阻抗最小 当电源电压一定时： b. 电流最大 c. 电压关系 电阻电压：UR = Io R = U 大小相等、相位相差180? 电容、电感电压： 所以串联谐振又称为电压谐振，此时可能ULU。 令： 表征串联谐振电路的谐振质量。 品质因数， 谐振时: 与 相互抵消，但其本身不为零， 而是电源电压的Q倍。 有功功率P=U2/R, 无功功率Q=QL－QC=0 如Q=100,U=220V,则在谐振时 所以电力系统应避免发生串联谐振。 电路呈电阻性，能量全部被电阻消耗， 和 相互补偿。即电源与电路之间不发生能量互换。 d. 功率 但QL＝QC＝QP 串联电路电流的频率特性曲线 I 谐振电流 谐振频率 下限截止频率 上限截止频率 通频带 (a) 不变， 变化。 (b) 不变， 变化。 (c) 不变， 变化。 不变， 谐振曲线讨论（之一） 结论：R的变化引起 变化 R愈大 愈小（选择性差） R愈小 愈大（选择性好） R小 R大 不变， 变化。 （1） 不变 即LC不变 R改变 改变 （2） 分析： （1） 不变 即U、R不变 （2） 改变 结论：LC 的变化引起 变化 L 变小或 C 变小 变大 L 变大或 C 变大 变小 谐振曲线分析（之二） 不变， 变化。 谐振曲线分析（之三） 结论：Q愈大，带宽愈小，曲线愈尖锐。选择性好 Q愈小，带宽愈大，曲线愈平坦。选择性差 一般在保证通频带的情况下，Q越大越好！ 不变， 变化。 不变， 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 组成谐振电路 ，选出所需的电台。 为来自