2-模拟电子技术课讲稿.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 电阻的阻抗不会带来相移的： 如果把电路输入信号Vs看成基准，则它的表达式： 6.2.3 复数与阻抗 【例6.4】RLC电路的阻抗计算：分别计算图中3个电路的阻抗，假设输入信号的频率均为f。 6.2.3 复数与阻抗 欧姆定律： 如果电阻R、电容C、电感L串联，电路的阻抗ZS为： 于是可以得到电路的电流为： 6.2.4 万能的欧姆定律 【例6.5】图示RLC串联电路中， 输入信号Vs是一个1V、1000Hz 的正弦信号。 求解： （1）电路的总串联阻抗ZS； （2）电路的电流I； （3）电阻R、电容C、电感L流经的电流IR、IC、IL；（4）电阻R、电容C、电感L两端的电压VR、VC、VL；（5）用Proteus仿真VR，并解释VR与输入信号Vs的相差。 6.2.4 万能的欧姆定律 解答： 含有相位的阻抗表达式： 6.2.4 万能的欧姆定律 （1）电感、电容、电阻为串联关 系，所以电路的总阻抗： 电路的总阻抗还可以表达成： 6.2.4 万能的欧姆定律 （2）电路的电流为： （3）由于电感、电容、电阻为串联关系，所以电流相等，即： 6.2.4 万能的欧姆定律 （4）使用欧姆定律，电阻R、 电容C、电感L两端的电压VR、 VC、VL分别为： 6.2.4 万能的欧姆定律 （5）用Proteus仿真: VR的幅度为 0.429V，领先于输入信号Vs的相 位64.5°，符合的计算结果 。 6.2.4 万能的欧姆定律 【例6.5】RC无源滤波器的幅 频特性：假设图示的无源高通 滤波器参数为电阻R1=2kΩ、 电容C1=0.39μF，计算在截止 频率点电路的电压增益。 解答：根据式4-11可得到高通滤波器的截止频率为： 6.2.4 万能的欧姆定律 在该频率下，用复数表示的电容和电阻的阻抗分别为： 6.2.4 万能的欧姆定律 高通滤波器的输出端相当于电容和电阻所组成的一个分压器的输出端，该分压器的总阻抗为： 电路的电流为: 6.2.4 万能的欧姆定律 滤波器的输出Vout也就是电阻两端的电压VR，为： 根据式4-12，得到无源高通滤波器在截止频率点的电压增益： 6.2.4 万能的欧姆定律 Proteus对该滤波器进行仿真: 6.2.4 万能的欧姆定律 在RLC电路中，常常用“VA”代替“P”，并且使用电压和电流的有效值进行功率的计算。这样计算出来的功率，称为视在功率（apparent power，单位为“VA”）： 比如: 6.2.5 视在功率、实功率、无效功率、功率因数 在RLC电路中，只有电阻把电能转换成热量而有所消耗，这一部分的功率称为实功率（real power，单位为“W”）： 6.2.5 视在功率、实功率、无效功率、功率因数 6.3　■ RLC电路的品质因数 当RLC电路在某一特定频率正弦信号的“驱策”下就会产生谐振（resonance），这个信号的频率称为谐振频率（式5-5， ）。在谐振时，根据电阻、电感、电容的连接方式不同，RLC电路的阻抗要么达到最大、要么跌至最小。 6.3.1 RLC电路的谐振 总阻抗为: 6.3.1 RLC电路的谐振 忽略相位，得到: 6.3.1 RLC电路的谐振 对于图示的RLC并联电路来说，谐振频率为： 6.3.1 RLC电路的谐振 在RLC电路中，品质因数（用字母“Q”来表示）可用容抗或感抗与电阻的比值来计算（在谐振频率下，容抗和感抗数值相等）： 如果把图示的参数代入，可得到品质因数： 6.3.2 RLC电路的品质因数（Q） 品质因数与电阻的阻值有比较大的关系。如果把图中电阻改成3Ω，RLC电路的谐振频率不变，但是谐振时的RLC阻抗变大，品质因数也变成了10，很明显，电阻越小，品质因数越大，描绘品质因数的曲线就越高、越尖。 品质因数越大，表明RLC电路在谐振时的阻抗可以达到的值就越高。 6.3.2 RLC电路的品质因数（Q） 另一个RLC电路频率特性参数是带宽（bandwidth），用“BW”来表示。带宽告诉我们RLC电路所影响谐振频率f0前后多大的频率范围，也就是在谐振频率f0左、右两侧使电路增益为-3dB的两点频率fU和fL之间的频率范围。带宽的大小等于谐振频率f0与品质因数Q的比值： 6.3.3 RLC电路的带宽（BW） 如果f0 =10.07MHz、Q=30，带宽为： 说明在谐振频率f0左右共335.7kHz的范围内，RLC