第12章 电路的频率响应(第28～29讲).ppt

* * 第12章 电路的频率响应 2. 谐振的概念； 3. RLC 串连谐振电路； 重点： 1. 频率响应和网络函数； 4. RLC 并连谐振电路。 5. 波特图 12.1 网络函数（Network Function） 电路工作状态跟随频率而变化的现象。 频率响应 当电路中激励源的频率发生变化时，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。 当频率超出一定范围, 可导致电路失效、损坏； 各种频率的电磁干扰，如雷电或太阳风暴， 可导致电路损坏。 又称为频率特性 网络函数 正弦稳态下单输出（一个输出变量）与单输入（一个激励变量）的比值。 输出端口k 的稳态响应 输入端口j 的正弦激励 幅频响应 相频响应 例1 解 ＋ - ＋ - 12.2 RLC串联谐振电路 （RLC Series Resonant Circuit） 定义：含有R、L、C 的无源单口网络在正弦激励作用下端口的电压与电流一般相位不同。如果调节电路参数或调节电源频率使两者相位相同 (in phase) , 电路中就会发生谐振现象 (Resonance) 。 意义：研究谐振现象具有重要的实际意义。谐振是电路的一种特殊工作状态，该现象被广泛地应用到无线电通讯中；另外有的时候我们不希望电路发生谐振，以免破坏电路的正常工作状态。 必要条件：电路中至少包含一个电感和一个电容。 类型：谐振可分为串联谐振（Series Resonance）、并联谐振（Parallel Resonance）和混联谐振三种情况。 1. RLC 串联谐振： j? L R + - 谐振频率: 时的频率。 ω0即为谐振频率resonant frequency，是由串联电路中的L、C 参数决定的(又称为固有频率)，而与串联的R无关。 2. RLC 串联谐振的特点: j? L R + - (1) Zo = R ? 纯阻性电路，且阻抗达到最小值。 (2) I0=Us /R ：达到最大值。 (3) UR = RI0= Us ：达到最大值。 = UL 和UC 有可能是US 的很多倍。 当Q1，出现过电压现象，可能使元件损坏。 品质因数 Quality Factor 串联谐振也称为电压谐振。 应用: 选择信号, 收音机接收电路（调谐）。 3. 谐振曲线 电流和电压随频率变化的特性，称为频率特性，或称频率响应frequency response。它们随频率变化的曲线称为谐振曲线。 设： 幅频特性: I→ω 相频特性: Ψi→ω ω O I(ω) 幅频特性 幅频曲线 US / R 相频特性 us , i 同相?谐振 0 ω Ψi π/2 -π/2 ω0 相频曲线 4、电路的选择性 串联谐振电路对偏离谐振点的输出有抑制能力，只有在谐振点附近的频域内，才有较大的输出幅度，电路的这种性能称为选择性 selectivity。 O 1 1 不同 Q 值时的谐振曲线： O 1 1 O 1 Q 值大, 选择性能好, 抑非能力强。反之, 选择性就差。 品质因数Q决定电路的选频特性: 1 选择性 抑非能力 5. 通频带 B (bandwidth) O 1 0.707 B与Q两者相互矛盾：Q 值大，选择性好, 但 B 窄。 时的两个频率 称截止频率。 Half-power frequencies 折衷 串联谐振小结：5个相关参数 截至频率 Half-power frequencies: ω1和ω2 谐振频率 resonant frequency :ω0 通频带 Bandwidth: B 品质因数 Quality Factor : Q 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 有e1、e2和e3三个来自3个不同电台的“电源”信号（它们的频率不同），如何选出所需的电台？ 已知： 解： 如果要收听 节目，C 应调到多大？ 问题： 结论：当 C 调到 150 pF 时，可收听到 的节目。 12.3 RLC并联谐振电路 （RLC Parallel Resonant Circuit） G 1. 谐振条件与谐振频率 谐振频率resonant frequency： 发生并联谐振。 当 时, 可据此现象判别并联电路谐振与否。 2. 并联谐振的特点： (1) Zo = 1/G ? 纯阻性电路，且阻抗达到最大值。 (2) U0=Is Z0 ：达到最大值。 (3) IR=Is ：达到最大值。 品质因数 G + - 当Q1，谐振时在电感和电容中会出现