电路第十一章解读.ppt

第十一章 电路的频率响应 网络函数 11-1 RLC串联电路的谐振 11-2 RLC串联电路的频率响应 11-3 RLC并联谐振电路 11-4 波特图 11-5 滤波器简介 11-6 本章重点 首 页 重点 1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念 返 回 11-1 网络函数 当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。 下 页 上 页 频率特性 电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。 1. 网络函数H(jω)的定义 返 回 在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。 2. 网络函数H(jω)的物理意义 驱动点函数 下 页 上 页 返 回 线性 网络 + - 策动点阻抗 策动点导纳 激励是电流源，响应是电压 激励是电压源，响应是电流 转移函数(传递函数) 下 页 上 页 返 回 线性 网络 + - 线性 网络 + + - - 转移 导纳 转移 阻抗 转移 电压比 转移 电流比 激励是电压源 激励是电流源 下 页 上 页 返 回 线性 网络 + + - - 注意 ? H(j?)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。 ? H(j?) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分： 模与频率的关系 幅频特性 幅角与频率的关系 相频特性 ? 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。 下 页 上 页 返 回 例1-1 解 列网孔方程解电流 转移导纳 转移电压比 下 页 上 页 返 回 2? j? + _ + _ j? 2? 求图示电路的网络函数 和 以网络函数中j?的最高次方的次数定义网络函数的阶数。 注意 由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应，即有 下 页 上 页 返 回 11-2 RLC串联电路的谐振 谐振是正弦电路在特定条件下产生的一种特殊物理现象。谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛应用，研究电路中的谐振现象有重要实际意义。 含R、L、C的一端口电路，在特定条件下出现端口电压、电流同相位的现象时，称电路发生了谐振。 1. 谐振的定义 发生谐振 下 页 上 页 返 回 RLC 电路 + - 2.串联谐振的条件 谐振角频率 谐振频率 谐振条件 仅与电路参数有关 下 页 上 页 返 回 R j?L + _ 串联电路实现谐振的方式： (1) L C 不变，改变 w (2)电源频率不变，改变 L 或 C ( 常改变C ) ?0由电路参数决定，一个R L C串联电路只有一个对应的?0 , 当外加电源频率等于谐振频率时，电路发生谐振。 3. RLC串联电路谐振时的特点 阻抗的频率特性 下 页 上 页 返 回 幅频特性 相频特性 X(? ) |Z(? )| XL(? ) XC(? ) R ? 0 ? Z (? ) O Z(j?)频响曲线 ? (? ) ? 0 ? O –?/2 ?/2 下 页 上 页 返 回 Z(j?)频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述： 容性区 感性区 电阻性 输入阻抗为纯电阻，即Z=R，阻抗值|Z|最小。 电流I 和电阻电压UR达到最大值 I0=U/R (U一定)。 下 页 上 页 返 回 + + + _ _ _ R j?L + _ (2) L、C上的电压大小相等，相位相反，串联总电压为零，也称电压谐振，即 下 页 上 页 返 回 特性阻抗 品质因数 当 ?＝w0L=1/(w0C )R 时，Q1 UL= UC =QU U (3) 谐振时出现过电压 下 页 上 页 返 回 例2-1 某收音机输入回路 L=0.3mH，R=10?，为收到中央电台560kHz信号，求：(1)调谐电容C值； (2) 如输入电压为1.5?V,求谐振电流和此时的电容电压。 解 下 页 上 页 返 回 或 + _ L C R u I0 (4) 谐振时的功率 P=UIcos?＝UI＝RI02=U2/R 电源向电路输送电阻消耗的功率，电阻功率达最大。 电源不向电路输送无功功率。电感中的无功功率与电容中的无功功率大小相等，互相补偿，彼此进行能量交换。 注意 下 页 上 页 返 回 + _ P Q L C R (5) 谐振时的能量关系 设 则 电场能量 磁场能量 电感和电容能量按正弦规律变化，最大值相等 WLm=WCm。L、C的电场能量和磁场能量作周期振荡性的交换，而不与电源进行能量交换。