电路分析12-1.ppt

第十二章 网络函数和频率特性 本章讨论正弦激励频率变化时，动态电路的特性——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。 本章是对正弦稳态分析内容的推广： 从研究单一频率激励推广至不同频率激励或连续变化的频率激励下响应的情况 §12－1 网络函数 一、网络函数的定义 输入(激励)是独立电压源或独立电流源，输出(响应)是感兴趣的某个电压或电流。 动态电路在频率为ω的单一正弦激励下，正弦稳态响应(输出)相量与激励(输入)相量之比，称为正弦稳态的网络函数，记为H(jω)，即 正弦稳态电路的网络函数是以ω为变量的两个多项式之比，它取决于网络的结构和参数，与输入的量值无关。 和 称为驱动点阻抗。 若输入和输出属于同一端口，称为驱动点函数，或策动点函数。 和 称为驱动点导纳。 若输入和输出属于不同端口时，称为转移函数。 和 称为转移阻抗。 和 称为转移导纳。 和 称为转移电压比。 和 称为转移电流比。 网络函数的分类：两类六种 二、网络函数的计算方法 网络简单时： 对于二端元件组成的阻抗串并联网络，也可用阻抗串并联公式计算驱动点阻抗和导纳，用分压、分流公式计算转移函数。 网络比较复杂（特别是含受控源）时：用外加电源法，在输入端外加一个电压源或电流源，用正弦稳态分析的任一种方法求输出相量的表达式，然后将输出相量与输入相量相比，求得相应的网络函数。 例12-l 试求图12-2(a)所示网络负载端开路时的驱动点阻抗 和转移阻抗 。 图 12-2 解：首先画出网络的相量模型，如图12-2(b)所示。用阻抗 串并联公式求得驱动点阻抗 自学！ 然后求得 在网络函数式中，频率ω是作为一个变量出现在函数式中的。 为求转移阻抗 ，可外加电流源 ，用分流公式先求出 的表达式 图 12-2 解：先画出相量模型，如图(b)所示。外加电压源 ，列出结 点方程： 解得 例12-2 试求图12-3(a)所示网络的转移电压比 。 图 12-3 ① ② 自学！ 三、网络函数与正弦波 网络函数表示电路输出响应与输入激励的关系。 若已知u1(t)=U1mcos(?t+?1)，则由u1(t)引起的响应为 在已知网络函数的条件下，给定任一频率的输入正弦波，即可直接求得输出正弦波。这是我们研究网络函数的目的。 例12-3 电路如图12-3所示。已知, 若：(1) ?=103rad/s ,(2) ?=104rad/s，试求输出电压u2(t)。 解： 图 12-3 代入数值得到 ： 自学！ (1) ?=103rad/s时 (2) ?=104rad/s时 实际电路的网络函数，可以用实验方法求得。 将正弦信号发生器接到被测网络的输入端，用一台双踪示波器同时观测输出和输入正弦波。从输出和输入波形幅度之比可求得|H(j?)|。从输出和输入波形的相位差可求得?(?)。 改变信号发生器的频率，求得各种频率下的网络函数H(j?)，就知道该网络的频率特性。 四、网络函数的频率特性? 幅频特性|H(j?)| ：网络函数的振幅是频率的函数 一个电路的响应不仅与构成网络的元件连接方式及其参数有关，还与激励信号的频率有关。 可以用振幅或相位作纵坐标，画出以频率为横坐标的幅频特性曲线和相频特性曲线。 相频特性? (?) ：网络函数的相位是频率的函数 正弦激励下动态电路的稳态响应随激励频率变化的特性就称为频率响应特性，即网络函数与信号频率的关系称为频率响应，亦称频率特性。 相频响应特性 幅频响应特性 + ? + ? R 网络函数 稳态响应的幅值和相位都随着频率变化！ 两点说明: 电阻电路的响应不随频率而改变。 频响特性并非电路系统所特有。 幅频特性曲线： 相频特性曲线： 理想低通滤波器 理想高通滤波器 理想带通滤波器 理想带阻滤波器 频响特性的有利应用 —— 构成各种滤波电路 滤波电路利用频响特性实现信号选择，它可以从输入信号中选出某些特性频率的信号作为输出。 * 我们课程中所讨论的网络，主要是用来传递信息的。有激励，就有响应，响应是输入信号通过