第4章 电路的频率特性.ppt

电路分析基础Ⅰ 学习要点 电路的频率特性与网络函数 RC电路的频率特性 RLC串联电路的谐振条件与特征 GLC并联电路的谐振条件与特征 第4章 电路的频率特性 4.1 电路的频率特性与网络函数 4.2 RC电路的频率特性 4.3 RLC串联谐振电路 4.4 GCL并联谐振电路 4.5 电源电阻及负载对谐振电路的影响 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，便称此电路处于谐振状态。电压与电流同相，电路呈电阻性，电路谐振。 谐振 串联谐振：L 与 C 串联时 u、i 同相 并联谐振：L 与 C 并联时 u、i 同相 谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。 谐振概念： 4.3 RLC串联谐振电路 这时， 。或称，电源只供给电阻消耗能量，L和C之间能量自行交换。 图(a)表示RLC串联谐振电路，图(b)是相量模型，由此求出驱动点阻抗为 4.3.1 RLC串联谐振条件与谐振特性 其中 R 0 ω0 ω X -1 ?C ?L 容性 电阻性 感性X0 X=0 X0 当 时，?Z=0, |Z(j?)|=R,电压u(t)与电流i(t)相位相同，电路发生谐振。即，RLC串联电路的谐振条件为 ω0称为固有谐振角频率，简称谐振角 频率，它由元件参数L和C确定。 1 谐振条件 当电路激励信号的频率与谐振频率相同时，电路发生谐振。用频率表示的谐振条件为 RLC串联电路在谐振时的感抗和容抗在量值上相等，感抗或容抗的大小称为谐振电路的特性阻抗，即 它同样是有元件L和C的参数确定。 使电路发生谐振的方法： 1. 改变角频率? ，使?= ?0 ； (做实验时常用) 2. 改变L或C (调谐) (?不变)。 RLC串联电路发生谐振时，阻抗的电抗分量 导致 即阻抗呈现纯电阻，达到最小值。电路谐振电流为 2 谐振时的电压和电流 电流有效值达到最大值，且电流与电压源电压同相。 此时电阻、电感和电容上的电压分别为 其中 称为串联谐振电路的品质因数。 电路谐振时的相量图如图。 电感电压或电容电压的幅度为电压源电压幅度的Q倍，即 LC串联部分相当于短路 若Q1,则UL=UCUS=UR，故这种串联电路的谐振也称为电压谐振。 电子和通信工程中,常利用高品质因数的串联谐振电路来放大电压信号。 电力工程中则需避免发生高品质因数的谐振，以免因过高电压损坏电气设备。 4.3.2 RLC串联谐振电路的频率特性 电流： 代入 得： 导纳函数： 幅频特性： 当 时，电路发生谐振，|H(j?)|=1达到最大值，说明该电路具有带通滤波特性。 当?=0或?=?时，|H(j?)|=0； 相频特性： 频带宽度：令 解得 带宽: 或 带宽??与品质因数Q成反比，Q越大，??越小，通带越窄，曲线越尖锐，对信号的选择性越好。即选择性与通带是一对矛盾。不同Q值的幅频特性曲线如下图。(相频特性是谐振电路的导纳角) 串联谐振应用举例 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3个不同电台（不同频率）的电动势信号； 已知： 解： 如果要收听 节目，C 应配多大？ 问题： 结论：当 C 调到 150 pF 时，可收听到 的节目。 串联谐振的特点小结 ? U、I 同相 谐振时电流最大 ? ? 阻性 注：串联谐振也被称为电压谐振 ? 当 时 UC 、UL将大于 电源电压U 跳转到第一页 * 跳转到第一页 * 2012年8月 本章讨论正弦激励频率变化时，动态电路的特性——频率特性。 首先介绍在正弦稳态条件下的网络函数。然后利用网络函数研究几种典型RC电路的频率特性。最后介绍谐振电路及其频率特性。 动态电路的频率特性在电子和通信工程中得到了广泛应用，常用来实现滤波、选频、移相等功能。 第4章 电路的频率特性 第4章 电路的频率特性 2 正弦稳态电路的网络函数——电路在频率为ω的正弦激励下，正弦稳态响应相量与激励相量之比，记为H(jω)。即 4.1 电路的频率特性与网络函数 4.1.1 频率特性与网络函数的定义 P279 1 频率特性或频率响应——电路响应随激励频率而变的特性。 输入(激励)是电压源或电流源，输出(响应)是感兴趣的