电路的频率响应课件.ppt
11.2RLC串聯電路的諧振諧振是正弦電路在特定條件下產生的一種特殊物理現象。諧振現象在無線電和電工技術中得到廣泛應用,研究電路中的諧振現象有重要實際意義。含R、L、C的一端口電路,在特定條件下出現端口電壓、電流同相位的現象時,稱電路發生了諧振。1.諧振的定義R,L,C電路發生諧振下頁上頁返回2.串聯諧振的條件諧振角頻率諧振頻率諧振條件僅與電路參數有關Rj?L+_下頁上頁返回串聯電路實現諧振的方式:(1)LC不變,改變w(2)電源頻率不變,改變L或C(常改變C)。?0由電路參數決定,一個RLC串聯電路只有一個對應的?0,當外加電源頻率等於諧振頻率時,電路發生諧振。3.RLC串聯電路諧振時的特點阻抗的頻率特性下頁上頁返回幅頻特性相頻特性X(?)|Z(?)|XL(?)XC(?)R?0?Z(?)oZ(jω)頻響曲線?(?)?0?o–?/2?/2下頁上頁返回Z(jω)頻響曲線表明阻抗特性可分三個區域描述:容性區感性區電阻性入端阻抗為純電阻,即Z=R,阻抗值|Z|最小。電流I和電阻電壓UR達到最大值I0=U/R(U一定)。下頁上頁返回(2)LC上的電壓大小相等,相位相反,串聯總電壓為零,也稱電壓諧振,即+++___Rj?L+_下頁上頁返回特性阻抗品質因數當?=w0L=1/(w0C)R時,Q1UL=UC=QUU(3)諧振時出現過電壓下頁上頁返回例某收音機輸入回路L=0.3mH,R=10?,為收到中央電臺560kHz信號,求:(1)調諧電容C值;(2)如輸入電壓為1.5?V,求諧振電流和此時的電容電壓。解+_LCRu下頁上頁返回(4)諧振時的功率P=UIcos?=UI=RI02=U2/R,電源向電路輸送電阻消耗的功率,電阻功率達最大。電源不向電路輸送無功。電感中的無功與電容中的無功大小相等,互相補償,彼此進行能量交換。+_PQLCR注意下頁上頁返回(5)諧振時的能量關係設則電場能量磁場能量電感和電容能量按正弦規律變化,最大值相等WLm=WCm。L、C的電場能量和磁場能量作週期振盪性的交換,而不與電源進行能量交換。表明下頁上頁返回總能量是不隨時間變化的常量,且等於最大值。電感、電容儲能的總值與品質因數的關係:Q是反映諧振回路中電磁振盪程度的量,Q越大,總能量就越大,維持振盪所消耗的能量愈小,振盪程度越劇烈。則振盪電路的“品質”愈好。一般在要求發生諧振的回路中希望盡可能提高Q值。下頁上頁返回例一接收器的電路參數為:U=10Vw=5?103rad/s,調C使電路中的電流最大,Imax=200mA,測得電容電壓為600V,求R、L、C及Q。解+_LCRuV下頁上頁返回11.3RLC串聯電路的頻率回應研究物理量與頻率關係的圖形(諧振曲線)可以加深對諧振現象的認識。的頻率回應為比較不同諧振回路,令下頁上頁返回幅頻特性相頻特性Q=10Q=1Q=0.51o?下頁上頁返回在諧振點回應出現峰值,當?偏離?0時,輸出下降。即串聯諧振電路對不同頻率信號有不同的回應,對諧振信號最突出(回應最大),而對遠離諧振頻率的信號具有抑制能力。這種對不同輸入信號的選擇能力稱為“選擇性”。諧振電路具有選擇性表明諧振電路的選擇性與Q成正比Q越大,諧振曲線越陡。電路對非諧振頻率的信號具有強的抑制能力,所以選擇性好。因此Q是反映諧振電路性質的一個重要指標。下頁上頁返回諧振電路的有效工作頻段半功率點聲學研究表明,如信號功率不低於原有最大值一半,人的聽覺辨別不出。1?2?10.707Q=10Q=1Q=0.5o?半功率點下頁上頁返回通頻帶規定了諧振電路允許通過信號的頻率範圍。是比較和設計諧振電路的指標。通頻帶可以證明:HdB=20log10[UR(j?)/US(j1)]20lg0.707=–3dB定義:3分貝頻率下頁上頁返回例1一接收器的電路參數為:L=250mH,R=20W,U1=U2=U3=10mV,當電容調至C=15