上海师范大学电路第十一章.ppt

第十一章 电路的频率响应 11.0 内容提要 目录 11.1 网络函数 11.2 RLC串联电路的谐振 11.3 RLC串联电路的频率响应 11.4 RLC并联谐振电路 11.5 波特图（略） 11.6 滤波器简介（略） 11.1 网络函数 为什么要研究网络函数（频率特性） 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。 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 11.1 网络函数 网络函数 在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用（单输入）时，网络中某一处的电压或电流响应（单输出）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。（P279） 驱动点函数 转移函数（传递函数） 11.1 网络函数 驱动点函数 k=j 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）k!=j 11.1 网络函数 11.1 网络函数 注意（P280）： 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： 幅频特性 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。 以网络函数中jω的最高次方的次数定义网络函数的阶数。 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 11.2 RLC串联电路的谐振 谐振(resonance)是正弦电路在特定条件下所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，对电路中谐振现象的研究有重要的实际意义。 谐振的定义： 含有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。 11.2 RLC串联电路的谐振 串联谐振的条件 11.2 RLC串联电路的谐振 11.2 RLC串联电路的谐振 RLC串联电路谐振时的特点 （1） 与 同相。入端阻抗 Z 为纯电阻，即Z=R。电路中阻抗值|Z|最小。电流 I 达到最大值 I0=U/R (U一定)。UR最大，有功功率最大。 11.2 RLC串联电路的谐振 （2）LC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 ，LC相当与短路，电源电压全部加在电阻上 11.2 RLC串联电路的谐振 （2）LC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 ，LC相当与短路，电源电压全部加在电阻上 11.2 RLC串联电路的谐振 （3）谐振时的功率 11.2 RLC串联电路的谐振 （4）谐振时的能量关系 11.2 RLC串联电路的谐振 几点结论： 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能量交换，而不与电源进行能量交换。 总能量是常量，不随时间变化，正好等于最大值。 Q是反映谐振回路中电磁振荡程度的量：品质因数越大，总的能量就越大，维持一定量的振荡所消耗的能量愈小， 振荡程度就越剧烈。则振荡电路的“品质”愈好。一般讲在要求发生谐振的回路中总希望尽可能提高Q值。 11.3 RLC串联电路的频率响应 RLC串联谐振电路的通用谐振曲线 定义：物理量与频率关系的图形称谐振曲线 意义：研究谐振曲线可以加深对谐振现象的认识。 为了突出电路的频率特性，为了方便不同谐振回路的比较，常分析输出量与输入量之比的频率特性，比值用分贝表示。此时，谐振曲线称为通用谐振曲线。 为了比较不同谐振回路，令 11.3 RLC串联电路的频率响应 电阻电压的频率特性 11.3 RLC串联电路的频率响应 电阻电压的频率特性 11.3 RLC串联电路的频率响应 牢记公式： 11.4 RLC并联谐振电路 G、C、L并联电路 11.4 RLC并联谐振电路 电感线圈与电容器的并联谐振 实际的电感线圈总是存在电阻，因此当电感线圈与电容器并联时，电路如图： 作 业： 11-3 11-4 11-7 * * 线性 网络 驱动点阻抗 驱动点导纳 线性 网络 激励是电压源 转移导纳 转移电压比 激励是电流源 转移阻抗 转移电流比 RLC 电路 发生谐振 R j? L + _ 谐振条件 实现谐振的方式 （1）电源频率不变，改变 L 或 C （2） L C 不变，改变 w ?0由电路本身的结构参数决定，一个 R L C 串联电路只能有一个对应的?0 , 当外加频率等于谐振频率（固有频率）时，电路发生谐振。 R j? L + _ + + + _ _ _ 幅频特性 相频特性 ? (?