電路基礎第七章

1、7.1 網絡函數(shù)與頻率響應網絡函數(shù)與頻率響應7.2 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路7.3 并并聯(lián)諧振電路聯(lián)諧振電路第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應7.4 應用應用電路電路第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院沈陽工學院唐朝仁沈陽工學院唐朝仁 1、網絡函數(shù)、網絡函數(shù) 2、頻率響應、頻率響應 3、RLC串聯(lián)電路諧振的條件和特征串聯(lián)電路諧振的條件和特征 4、RLC并聯(lián)電路諧振的條件和特征并聯(lián)電路諧振的條件和特征重點重點 1、RLC串聯(lián)電路諧振的條件和特征串聯(lián)電路諧振的條件和特征 2、RLC并聯(lián)電路諧振的條件和特征并聯(lián)電路諧振的條件和特征重重 點點難難 點點第七章第七章 電

2、路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 【應用導入應用導入】 為什么半導體收音機能夠選臺？為什么半導體收音機能夠選臺？ 這是利用收音機接收電路的這是利用收音機接收電路的頻率特性，調節(jié)接收電路中電容頻率特性，調節(jié)接收電路中電容元件的參數(shù)，使其與某一個電臺元件的參數(shù)，使其與某一個電臺信號的頻率諧振，使該頻率信號信號的頻率諧振，使該頻率信號在接收回路中電壓最強，同時抑制其他電臺的信在接收回路中電壓最強，同時抑制其他電臺的信號，實現(xiàn)了單獨接收某一電臺的廣播信號。號，實現(xiàn)了單獨接收某一電臺的廣播信號。 在我們的周圍存在著多個電在我們的周圍存在著多個電臺不同頻率的廣播信號，臺不同頻率的廣播信號，為

3、什么為什么收音機能夠從中選擇接收一個電收音機能夠從中選擇接收一個電臺的廣播信號？臺的廣播信號？第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 正弦穩(wěn)態(tài)電路中電路的阻抗是頻率的函數(shù)，響應正弦穩(wěn)態(tài)電路中電路的阻抗是頻率的函數(shù)，響應的振幅和相位都將隨頻率而變化。電路響應隨激勵的振幅和相位都將隨頻率而變化。電路響應隨激勵信號的頻率而變化的特性稱為電路的信號的頻率而變化的特性稱為電路的頻率響應或頻頻率響應或頻率特性率特性。7.1 網絡函數(shù)與頻率響應網絡函數(shù)與頻率響應7.1.1 網絡函數(shù)網絡函數(shù)目的：描述電路的頻率特性。目的：描述電路的頻率特性。定義：電路的響應相量與電路的激勵相量之比。定

4、義：電路的響應相量與電路的激勵相量之比。XYjH)(第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院網絡函數(shù)分類：策動點函數(shù)與轉移函數(shù)。網絡函數(shù)分類：策動點函數(shù)與轉移函數(shù)。1、策動點函數(shù)、策動點函數(shù) 若響應相量與激勵相量屬于同一個端口，網絡若響應相量與激勵相量屬于同一個端口，網絡函數(shù)稱為策動點函數(shù)。函數(shù)稱為策動點函數(shù)。 (1) 策動點阻抗函數(shù)策動點阻抗函數(shù) 若激勵是電流相量，響應是同一端口的電壓相量，若激勵是電流相量，響應是同一端口的電壓相量，網絡函數(shù)稱為策動點阻抗函數(shù)。網絡函數(shù)稱為策動點阻抗函數(shù)。 (2) 策動點導納函數(shù)策動點導納函數(shù) 若激勵是電壓相量，響應是同一端口的電流相量

5、，若激勵是電壓相量，響應是同一端口的電流相量，網絡函數(shù)稱為策動點導納函數(shù)。網絡函數(shù)稱為策動點導納函數(shù)。 第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2、轉移函數(shù)、轉移函數(shù) 若響應相量與激勵相量屬于不若響應相量與激勵相量屬于不同端口，網絡函數(shù)稱為轉移函數(shù)。同端口，網絡函數(shù)稱為轉移函數(shù)。 (1) 轉移電壓比函數(shù)轉移電壓比函數(shù) 激勵和響應是不同端口的電壓相量。激勵和響應是不同端口的電壓相量。 (2) 轉移電流比函數(shù)轉移電流比函數(shù) 激勵和響應是不同端口的電流相量。激勵和響應是不同端口的電流相量。 (3) 轉移阻抗函數(shù)轉移阻抗函數(shù) 激勵是電流相量，響應是不同端口的電壓相量。激勵是電流相

6、量，響應是不同端口的電壓相量。 (4) 轉移導納函數(shù)轉移導納函數(shù) 激勵是電壓相量，響應是不同端口的電流相量。激勵是電壓相量，響應是不同端口的電流相量。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例1：電路如圖，若：電路如圖，若 ，其中，其中 ，R=1k，C=1F。試求輸出電壓試求輸出電壓u2。解：在單一頻率解：在單一頻率時，設時，設 為激勵，為激勵， 為響應，則網絡函數(shù)為為響應，則網絡函數(shù)為tttu2cos210cos21010)(1srad /1031U2URCjCjRCjUUjH1111)(1236310101101RC312101111)(jRCjUUjHtV3cos

7、210第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院對于不同頻率下，網絡函數(shù)的值分別為對于不同頻率下，網絡函數(shù)的值分別為得到得到1)0(H45707. 01111)(jRCjjH4 .63447. 0211211)2(jRCjjH6 .71316. 0311311)3(jRCjjH(V) 10101)0()0()0(12UHU(V) 4507. 701045707. 0)()()(12jUjHjU31011)(jjHtVtttu3cos2102cos210cos21010)(1第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院輸出電壓為各頻率激勵時輸出電壓的疊加，有

8、輸出電壓為各頻率激勵時輸出電壓的疊加，有(V) 010)0(2U(V) 4507. 7)(2jU0104 .63447. 0)2()2()2(12jUjHjU0106 .71316. 0)3()3()3(12jUjHjU(V) 4 .6347. 4(V) 6 .7116. 3)4 .632cos(247. 4)45cos(207. 710)(2tttu(V) )6 .713cos(216. 3t第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院7.1.2 頻率響應頻率響應1、頻率響應、頻率響應 網絡函數(shù)是頻率的復函數(shù)網絡函數(shù)是頻率的復函數(shù))()()()(XYXYjjjjeXYXeY

9、eejHjH 網絡函數(shù)表示出響應與激勵頻率的關系，故網網絡函數(shù)表示出響應與激勵頻率的關系，故網絡函數(shù)又稱為頻率響應函數(shù)，簡稱為頻率響應或絡函數(shù)又稱為頻率響應函數(shù)，簡稱為頻率響應或頻率特性。頻率特性。2、頻率響應的兩個內容、頻率響應的兩個內容 幅頻特性與相頻特性幅頻特性與相頻特性第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院(1) 幅頻特性幅頻特性 響應相量的模與激勵相量的模之比，稱為幅響應相量的模與激勵相量的模之比，稱為幅頻特性或幅頻響應。頻特性或幅頻響應。 幅頻特性曲線幅頻特性曲線XYjH)( 截止頻率截止頻率C 當響應的幅值下降為最大當響應的幅值下降為最大值的值的 時的頻率

10、值稱為時的頻率值稱為截止頻率。截止頻率。2/1第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 按幅頻特性網絡的分類按幅頻特性網絡的分類分為低通、高通、帶通、帶阻以及全通網絡。分為低通、高通、帶通、帶阻以及全通網絡。 低通濾波器低通濾波器 高通濾波器高通濾波器 帶通濾波器帶通濾波器 帶阻濾波器帶阻濾波器 全通濾波器全通濾波器第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院(a) 低通濾波器低通濾波器阻帶：高于阻帶：高于C的頻率范圍；的頻率范圍；通帶：低于通帶：低于C的頻率范圍；的頻率范圍；(b) 高通濾波器高通濾波器截止頻率：通帶與阻帶的分界頻率截止頻率：通帶與阻帶

11、的分界頻率C；通頻帶通頻帶BW：為：為0C。阻帶：低于阻帶：低于C的頻率范圍；的頻率范圍；通帶：高于通帶：高于C的頻率范圍；的頻率范圍；截止頻率：通帶與阻帶的分界頻率截止頻率：通帶與阻帶的分界頻率C；通頻帶通頻帶BW：為：為C。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院(c) 帶通濾波器帶通濾波器阻帶：阻帶：C2頻率范圍；頻率范圍；通帶：通帶：C1C2的頻率范圍；的頻率范圍；(d) 帶阻濾波器帶阻濾波器下限、上限截止頻率：下限、上限截止頻率： C1、C2通頻帶通頻帶BW：為：為C1C2。阻帶：阻帶： C1C2的頻率范圍；的頻率范圍；通帶：通帶： C2頻率范圍；頻率范圍；下限

12、、上限截止頻率：下限、上限截止頻率： C1、C2通頻帶通頻帶BW：為：為0C1和和C2 。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院(e) 全通濾波器全通濾波器阻帶：無；阻帶：無；通帶：全部頻率范圍；通帶：全部頻率范圍；通頻帶通頻帶BW：為：為0 。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院(2) 相頻特性相頻特性 響應相量與激勵相量之間的相位差，稱為相響應相量與激勵相量之間的相位差，稱為相頻特性或相頻響應。頻特性或相頻響應。 相頻特性曲線相頻特性曲線 按相頻特性網絡分為按相頻特性網絡分為超前網絡和滯后網絡。超前網絡和滯后網絡。 若若()0，則稱為超前網

13、絡；，則稱為超前網絡； 若若()0，則稱為滯后網絡。，則稱為滯后網絡。XY)(第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院7.1.3 RC電路的頻率響應電路的頻率響應1、RC低通電路低通電路1) 一階一階RC低通電路低通電路 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù)CCjRCjCjRCjUUjH1111)(12 (2) 截止頻率截止頻率RCC1第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 幅頻特性幅頻特性 (4) 相頻特性相頻特性2222211)(CCCRjH)arctan()arctan()(CRC (5) 幅頻特性和相頻特性曲線幅頻特性和相頻特性曲線第七章第七章

14、 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2) 二階二階RC低通電路低通電路 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 截止頻率截止頻率RCC1CjRCjCjRCjRCjRCjRCjRCjUUjH112)1(12)1(1)(12CCCjRCRCj3)(3112222第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 幅頻特性幅頻特性 (4) 相頻特性相頻特性22222222222229)(9)1 (1)(CCCCRCRjH)3arctan()(13arctan()(222CCRCRC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2、RC高通電路高通電路1)

15、一階一階RC高通電路高通電路 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 截止頻率截止頻率RCC1CjRCjCjRRUUjH1111)(12第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 幅頻特性幅頻特性 (4) 相頻特性相頻特性 (5) 幅頻特性和相頻特性曲線幅頻特性和相頻特性曲線22222111)(CCRjH)arctan()1arctan()(CRC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2) 二階二階RC高通電路高通電路 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 截止頻率截止頻率RCC1CjRRCjRCjRRCjCjRCjRRUUjH112)1(112)1(

16、)(12CCjRCRCj3)1(13112222第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 幅頻特性幅頻特性 (4) 相頻特性相頻特性2222222229)()1(9)1(1 (1)(CCRCRCjH)3arctan()1(13arctan()(222CCRCRC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院3、RC帶通電路帶通電路 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 中心頻率中心頻率RC10CjRCjRCjRCjRCjRUUjH11111)(12)(31)1(3100jRCRCj第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3)

17、幅頻特性幅頻特性 (4) 相頻特性相頻特性 (5) 幅頻特性和相頻特性曲線幅頻特性和相頻特性曲線2002)(91)1(91)(RCRCjH)arctan()1arctan()(CCRCRC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (6) 上限、下限截止頻率上限、下限截止頻率 下限截止頻率下限截止頻率 上限截止頻率上限截止頻率RCC13 . 01RCC13 . 32第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院4、RC帶阻電路帶阻電路 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 中心頻率中心頻率RC10)1(411)(12RCRCjUUjH)(41100j第七章第七章

18、 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 幅頻特性幅頻特性 (4) 相頻特性相頻特性 (5) 幅頻特性和相頻特性曲線幅頻特性和相頻特性曲線2002)(1611)1(1611)(RCRCjH)4arctan()14arctan()(CCRCRC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例2：有一個：有一個RC有源電路如圖，有源電路如圖， 為激勵相量，為激勵相量， 為響應相量，試求網絡函數(shù)為響應相量，試求網絡函數(shù)解：利用結點電壓法，列結點解：利用結點電壓法，列結點a的結點方程，為的結點方程，為1U2U12)(UUjH11253232541)(UYUYUYYY

19、YYYYa根據(jù)分壓公式，結點根據(jù)分壓公式，結點b的電壓為的電壓為輸出電壓為輸出電壓為abUYYYU322 a3222UYYAYUAUb第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院得到網絡函數(shù)為得到網絡函數(shù)為 該電路只要選擇合適的元件，就可以得到不同該電路只要選擇合適的元件，就可以得到不同類型的電路。類型的電路。 如果如果Y1、Y2選擇電阻選擇電阻R，Y3、Y5選擇電容選擇電容C，Y4=0，電路為低通電路；，電路為低通電路； 如果如果Y1、Y2選擇電容選擇電容C，Y3、Y5選擇電阻選擇電阻R，Y4=0，電路為高通電路；，電路為高通電路； 如果如果Y1、Y3、Y5選擇電阻選擇電阻

20、R，Y2 、Y4選擇電容選擇電容C，電路為帶通電路。，電路為帶通電路。12)(UUjH52323254121)(YAYYYYYYYYYAY第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院1、網絡函數(shù)、網絡函數(shù) 描述響應與激勵的關系；描述響應與激勵的關系； 網絡函數(shù)分為策動點函數(shù)和轉移函數(shù)兩類；網絡函數(shù)分為策動點函數(shù)和轉移函數(shù)兩類； 策動點函數(shù)描述同一端口響應與激勵的關系；策動點函數(shù)描述同一端口響應與激勵的關系； 轉移函數(shù)描述不同端口響應與激勵的關系。轉移函數(shù)描述不同端口響應與激勵的關系。 網絡函數(shù)用于描述電路的頻率特性。網絡函數(shù)用于描述電路的頻率特性。小小 結結2、頻率特性、頻率

21、特性 描述電路對不同頻率信號的適應能力的性能；描述電路對不同頻率信號的適應能力的性能； 頻率特性包括幅頻特性和相頻特性；頻率特性包括幅頻特性和相頻特性； 幅頻特性是響應幅度與信號頻率的關系；幅頻特性是響應幅度與信號頻率的關系； 相頻特性是響應相位與信號頻率的關系。相頻特性是響應相位與信號頻率的關系。 描述電路頻率特性的參數(shù)有截止頻率描述電路頻率特性的參數(shù)有截止頻率C、中心頻、中心頻率率0、通頻帶、通頻帶BW等。等。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院11.2 串聯(lián)諧振電路串聯(lián)諧振電路1、 RLC串聯(lián)電路的阻抗特性串聯(lián)電路的阻抗特性設電源是角頻率為設電源是角頻率為，相量

22、為，相量為RLC串聯(lián)電路的總阻抗串聯(lián)電路的總阻抗VUUSS0)1(CLjRjXRZRCLCLR1arctan)1(22第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院串聯(lián)電路中的電流相量為串聯(lián)電路中的電流相量為電流相量的模和相角電流相量的模和相角RCLCLRUZUISS1arctan)1(022RCLCLRUS1arctan)1(2222)1(CLRUISRCL1arctan第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 阻抗的模隨角頻率的變化情況阻抗的模隨角頻率的變化情況 (1) 頻率較低時頻率較低時 L1/(C)，電抗，電抗X為正值，電路呈感性，此為正值，電路

23、呈感性，此時電流時電流 滯后于電壓滯后于電壓 。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2、 RLC串聯(lián)電路的諧振條件串聯(lián)電路的諧振條件 (1) 串聯(lián)諧振串聯(lián)諧振 當電路的電抗等于零，電流當電路的電抗等于零，電流 與電源電壓與電源電壓 同相時，稱電路同相時，稱電路處于串聯(lián)諧振。處于串聯(lián)諧振。 (2) 諧振條件諧振條件0100CLX (3) 諧振頻率諧振頻率LC10LCf210第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (4) 產生諧振的方法產生諧振的方法 改變激勵頻率。改變激勵頻率。3、串聯(lián)諧振時電路的特點、串聯(lián)諧振時電路的特點 改變電路元件參數(shù)。改變

24、電路元件參數(shù)。 (1) 電路呈現(xiàn)電阻性，電抗電路呈現(xiàn)電阻性，電抗X = 0，且阻抗最小。，且阻抗最小。RZ 0 (2) 電流電流 與電源電壓與電源電壓 同相，并且同相，并且 達到最大達到最大值。值。RUZUISS000ISU0I第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 電感電壓和電容電壓相電感電壓和電容電壓相位相反，數(shù)值相等，且達到最位相反，數(shù)值相等，且達到最大值，可達到電源電壓的幾十大值，可達到電源電壓的幾十到幾百倍。到幾百倍。電壓諧振。電壓諧振。SSRURURIRU00SSLUjQURLjILjU0000SSCUjQURCjICjU000011第七章第七章 電

25、路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (4) 品質因數(shù)品質因數(shù) Q 電路的特性阻抗電路的特性阻抗與回路電阻與回路電阻R的比值來表征諧的比值來表征諧振電路的性質，此比值稱為回路的品質因數(shù)。振電路的性質，此比值稱為回路的品質因數(shù)。 特性阻抗特性阻抗 RLC串聯(lián)電路諧振時，串聯(lián)電路諧振時， ，此時電路的感抗，此時電路的感抗與容抗數(shù)值相等，其值稱為諧振電路的特性阻抗。與容抗數(shù)值相等，其值稱為諧振電路的特性阻抗。LC10CLCL001 回路的品質因數(shù)回路的品質因數(shù) QCLRRCRLRQ1100第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例3：有一個：有一個RLC串聯(lián)電路如圖

26、，已知電源電壓串聯(lián)電路如圖，已知電源電壓uS的有效值的有效值US=1.0V，試求發(fā)生諧振時的頻率，試求發(fā)生諧振時的頻率f0、品質、品質因數(shù)因數(shù)Q、電感電壓、電感電壓UL0和電流和電流I0。解：諧振頻率為解：諧振頻率為品質因數(shù)為品質因數(shù)為輸出電壓為輸出電壓為126010250101602121LCf(kHz) 7968010250101601011126CLRQ(V) 801800SLQUU電流為電流為(A) 1 . 01010RUIS第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院4、頻率特性、頻率特性 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 幅頻特性幅頻特性)1(1)(CLjRUIj

27、HS)(1)1(11000000jQHLCRLjR20020)(1)(QHjH第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 相頻特性相頻特性 (4) 通頻帶通頻帶)(arctan)(00Q 中心頻率中心頻率LC10LCf210 上、下限頻率上、下限頻率LCLRLRC1)2(221LCLRLRC1)2(222210CC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 通頻帶通頻帶QRLLRBWCC00022QfLRBWf02第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例4：有一個：有一個RLC串聯(lián)電路，諧振頻率為串聯(lián)電路，諧振頻率為10

28、00Hz，通頻帶為通頻帶為9501050 Hz，L=200mH，試求元件，試求元件R、C和和Q值。值。解：由中心頻率公式解：由中心頻率公式(Hz) 100010200212130CLCf計算得出計算得出F)( 127. 010127. 06FC(Hz) 1009501050fBW通頻帶為通頻帶為第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例4：有一個：有一個RLC串聯(lián)電路，諧振頻率為串聯(lián)電路，諧振頻率為1000Hz，通頻帶為通頻帶為9501050 Hz，L=200mH，試求元件，試求元件R、C和和Q值。值。解：由通頻帶公式解：由通頻帶公式計算得出計算得出由通頻帶公式由通頻帶

29、公式10010000QQfBWf10Q(Hz) 1002 . 022RLRBWf計算得出計算得出)( 7 .125R第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院7.3 并聯(lián)諧振電路并聯(lián)諧振電路1、 RLC并聯(lián)電路的導納特性并聯(lián)電路的導納特性設電源是角頻率為設電源是角頻率為，相量為，相量為RLC并聯(lián)電路的總導納并聯(lián)電路的總導納VIISS0)1(1LCjGLjCjGY)1arctan()1(22GLCLCG)1arctan()1(22GLGCLCG第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院并聯(lián)電路總電壓相量為并聯(lián)電路總電壓相量為電壓相量的模和相角電壓相量的模和

30、相角YIUS)1arctan()1(22GLGCLCGIS22)1(LCGIUS)1arctan(GLGC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2、 RLC并聯(lián)電路的諧振條件并聯(lián)電路的諧振條件 (1) 并聯(lián)諧振并聯(lián)諧振 當電路的電納等于零，電當電路的電納等于零，電壓與電源電流壓與電源電流 同相時，稱電同相時，稱電路處于并聯(lián)諧振。路處于并聯(lián)諧振。 (2) 諧振條件諧振條件 (3) 諧振頻率諧振頻率LC10LCf2100100LCB第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院3、并聯(lián)諧振時電路的特點、并聯(lián)諧振時電路的特點 (1) 電路呈現(xiàn)電阻性，電納電路呈

31、現(xiàn)電阻性，電納B = 0，且導納最小，阻抗最，且導納最小，阻抗最大。大。 (2) 電壓電壓 與電源電流與電源電流 同相，同相，且且 達到最大值。達到最大值。0USIGY 0GYZ11000UGIYIUSS00第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 電感電流和電容電流相位電感電流和電容電流相位相反，數(shù)值相等，且達到最大相反，數(shù)值相等，且達到最大值，可達到電源電流的幾十到值，可達到電源電流的幾十到幾百倍。幾百倍。電流諧振。電流諧振。SGIUGI00SSLIjQILGjLjUI0001SSCIjQGICjUCjI0000第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工

32、學沈陽工學院院 (4) 品質因數(shù)品質因數(shù) QGLCGGLGCQ1100第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院4、頻率特性、頻率特性 (1) 網絡函數(shù)網絡函數(shù) (2) 幅頻特性幅頻特性)1(1)(LCjGIUjHS)(1)1(11000000jQHLCGCjG20020)(1)(QHjH第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 (3) 相頻特性相頻特性 (4) 通頻帶通頻帶 中心頻率中心頻率LC10LCf210 上、下限頻率上、下限頻率)(arctan)(00QLCRCRCLCCGCGC1)21(211)2(2221LCRCRCLCCGCGC1)21

33、(211)2(2222210CC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 通頻帶通頻帶QRCRCBWCC000221QfRCBWf021通頻帶通頻帶BW與與0、C1、C2的關系為的關系為201BWC202BWC 第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例5：有一個：有一個RLC并聯(lián)電路，并聯(lián)電路，R=8k，L=0.2mH，C=8F。試求。試求0、Q、BW，并確定，并確定C1、C2。解：中心頻率為解：中心頻率為電路品質因數(shù)為電路品質因數(shù)為通頻帶為通頻帶為)/( 1025108102 . 0113630sradLC1600108108102563300

34、RCGCQ)/( 6 .151600102530sradQBW第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院例例5：有一個：有一個RLC并聯(lián)電路，并聯(lián)電路，R=8k，L=0.2mH，C=8F。試求。試求0、Q、BW，并確定，并確定C1、C2。解：下限、上限頻率為解：下限、上限頻率為)/( 2 .249928 . 725000201sradBWC)/( 8 .250078 . 725000202sradBWC第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院1、諧振、諧振 當電路的電抗等于零，電流與電源電壓同相時，當電路的電抗等于零，電流與電源電壓同相時，電路的特殊工

35、作狀態(tài)；電路的特殊工作狀態(tài)； 諧振電路通常分為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電諧振電路通常分為串聯(lián)諧振電路、并聯(lián)諧振電路路和雙諧振電路；和雙諧振電路； 諧振電路具有良好的選頻特性。諧振電路具有良好的選頻特性。 小小 結結2、串聯(lián)諧振特點、串聯(lián)諧振特點 電路呈現(xiàn)電阻性，電路的電抗為零，阻抗最小；電路呈現(xiàn)電阻性，電路的電抗為零，阻抗最??； 電路電流與電源電壓同相，并且電流達到最大電路電流與電源電壓同相，并且電流達到最大值；值； 電路中電感電壓和電容電壓相位相反，數(shù)值相電路中電感電壓和電容電壓相位相反，數(shù)值相等，且達到最大值，可達到電源電壓的幾十到幾等，且達到最大值，可達到電源電壓的幾十到幾百倍。百倍。 第

36、七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 串聯(lián)諧振電路是帶通電路，具有選頻特性，選串聯(lián)諧振電路是帶通電路，具有選頻特性，選頻頻特性的優(yōu)劣取決于電路的品質因數(shù)特性的優(yōu)劣取決于電路的品質因數(shù)Q。 小小 結結3、并聯(lián)諧振的特點、并聯(lián)諧振的特點 電路呈現(xiàn)電阻性，電路的電納為零，阻抗最大；電路呈現(xiàn)電阻性，電路的電納為零，阻抗最大； 電路電壓與電源電流同相，且電壓達到最大值；電路電壓與電源電流同相，且電壓達到最大值； 電路中電感電流和電容電流相位相反，數(shù)值相電路中電感電流和電容電流相位相反，數(shù)值相等，且達到最大值，可達到電源電流的幾十到幾等，且達到最大值，可達到電源電流的幾十到幾百倍；

37、百倍； 并聯(lián)諧振電路是帶通電路，具有選頻特性，選并聯(lián)諧振電路是帶通電路，具有選頻特性，選頻特性的優(yōu)劣取決于電路的品質因數(shù)頻特性的優(yōu)劣取決于電路的品質因數(shù)Q。4、諧振電路的主要參數(shù)、諧振電路的主要參數(shù) 中心頻率中心頻率0、下限截止頻率、下限截止頻率C1、上限截止頻率、上限截止頻率C2、通頻帶、通頻帶BW等。等。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院7.4 應用電路應用電路7.4.1 低音音量控制電路低音音量控制電路 在音響設備中一般分別設有低音和高音調節(jié)電在音響設備中一般分別設有低音和高音調節(jié)電路，分別進行低音和高音音量控制。路，分別進行低音和高音音量控制。 音頻是指音頻

38、是指20Hz20k Hz頻率范圍的信號，低音頻率范圍的信號，低音是是20Hz300 Hz范圍的信號。范圍的信號。1、低音控制電路及工作原理、低音控制電路及工作原理 低音控制電路，其中低音控制電路，其中R1為可為可調電位器。調電位器。 電路的網絡函數(shù)為電路的網絡函數(shù)為2112121121)1 ()(RRCjRRRRCjRRUUjHiO第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 電路的幅頻特性電路的幅頻特性 (1) 當當=0.5時，幅頻特性的分時，幅頻特性的分貝數(shù)對所有頻率都為貝數(shù)對所有頻率都為0，電路是，電路是一個增益為一個增益為1的全通電路。的全通電路。 (2) 當頻率比較

39、高時，所有幅當頻率比較高時，所有幅頻特性曲線都趨近頻特性曲線都趨近0dB，因此該電路對音頻中高，因此該電路對音頻中高音部分不產生任何影響。音部分不產生任何影響。 (3) 對音頻中的低音部分，隨對音頻中的低音部分，隨的取值不同，幅的取值不同，幅頻特性的分貝值可正可負。如果為正值，則表示頻特性的分貝值可正可負。如果為正值，則表示低音信號被放大而增強；如果為負值，則表示低低音信號被放大而增強；如果為負值，則表示低音信號被衰減而減弱。因此只要調節(jié)音信號被衰減而減弱。因此只要調節(jié)值（調節(jié)電值（調節(jié)電位器中心滑動頭），即可實現(xiàn)對低音信號的控制。位器中心滑動頭），即可實現(xiàn)對低音信號的控制。第七章第七章 電路

40、的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2、低音控制電路對信號放大與衰減范圍、低音控制電路對信號放大與衰減范圍 該低音控制電路可以對小于該低音控制電路可以對小于C的低音信號進行的低音信號進行音量控制。適當選擇音量控制。適當選擇R1和和C1，可以確定所控制的，可以確定所控制的低音信號的頻率范圍；選擇合適的低音信號的頻率范圍；選擇合適的R2，可以確定，可以確定所控制的低音信號的幅度范圍。所控制的低音信號的幅度范圍。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院7.4.2 信號分離電路信號分離電路1、高低音分離電路、高低音分離電路 音頻信號范圍在音頻信號范圍在20Hz20 kHz

41、，一般將高于，一般將高于2 kHz的信號稱為高音信號，低于的信號稱為高音信號，低于2 kHz的信號稱為的信號稱為中低音信號。中低音信號。 高低音分離電路，它由一個高低音分離電路，它由一個RC高通濾波器和一高通濾波器和一個個RL低通濾波器組成。低通濾波器組成。 該電路將從立體聲放大器一該電路將從立體聲放大器一個通道中分離出來高于個通道中分離出來高于2kHz頻率的信號送到高音揚聲器，頻率的信號送到高音揚聲器，將低于將低于2kHz頻率的信號送到頻率的信號送到中低音揚聲器。中低音揚聲器。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院2、聲頻視頻信號分離電路、聲頻視頻信號分離電路 一個標

42、準廣播波段的電視信號的帶寬為一個標準廣播波段的電視信號的帶寬為6MHz，其中包括有聲頻和視頻信號。電視機無論接收哪其中包括有聲頻和視頻信號。電視機無論接收哪個頻道的電視信號，一律變換為帶寬為個頻道的電視信號，一律變換為帶寬為4146 MHz的中頻信號，其中既有聲頻信號，也有視頻的中頻信號，其中既有聲頻信號，也有視頻信號。然后將中頻混合信號進行分離，將聲頻信信號。然后將中頻混合信號進行分離，將聲頻信號送到音頻放大電路放大，由揚聲器還原為聲音；號送到音頻放大電路放大，由揚聲器還原為聲音；同時將視頻信號送到視頻放大電路放大，經顯像同時將視頻信號送到視頻放大電路放大，經顯像管還原為圖像。管還原為圖像。

43、 聲頻視頻分離電聲頻視頻分離電路中，利用濾波器路中，利用濾波器分別濾掉聲頻信號分別濾掉聲頻信號和視頻信號，實現(xiàn)和視頻信號，實現(xiàn)信號分離。信號分離。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院7.4.3 無線電接收機的調諧電路無線電接收機的調諧電路 在我們周圍空間分布著許多廣播電臺和電視臺在我們周圍空間分布著許多廣播電臺和電視臺發(fā)射的各種頻率的信號，接收機必須從多個頻率發(fā)射的各種頻率的信號，接收機必須從多個頻率信號中選擇出一個所要接收的頻率信號，就是利信號中選擇出一個所要接收的頻率信號，就是利用了電路諧振的特點來實現(xiàn)的。用了電路諧振的特點來實現(xiàn)的。 在接收機的接收電路中，改在接

44、收機的接收電路中，改變接收電路中電容變接收電路中電容C的數(shù)值，使的數(shù)值，使接收電路的諧振頻率調節(jié)為所接收電路的諧振頻率調節(jié)為所要接收電臺的發(fā)射頻率，這樣要接收電臺的發(fā)射頻率，這樣接收電路處于該頻率的諧振工接收電路處于該頻率的諧振工作狀態(tài)，對該頻率產生最大的作狀態(tài)，對該頻率產生最大的感應信號，同時抑制其他頻率感應信號，同時抑制其他頻率的信號，實現(xiàn)了選臺的作用。的信號，實現(xiàn)了選臺的作用。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院章小結章小結 1、網絡函數(shù)描述響應與激勵的關系，網絡函數(shù)、網絡函數(shù)描述響應與激勵的關系，網絡函數(shù)分為策動點函數(shù)和轉移函數(shù)兩類。策動點函數(shù)描述分為策動點函

45、數(shù)和轉移函數(shù)兩類。策動點函數(shù)描述同一端口響應與激勵的關系；轉移函數(shù)描述不同端同一端口響應與激勵的關系；轉移函數(shù)描述不同端口響應與激勵的關系。網絡函數(shù)用于描述電路的頻口響應與激勵的關系。網絡函數(shù)用于描述電路的頻率特性。率特性。 2、頻率特性是描述電路對不同頻率信號的適應、頻率特性是描述電路對不同頻率信號的適應能力的性能指標，頻率特性包括幅頻特性和相頻特能力的性能指標，頻率特性包括幅頻特性和相頻特性。幅頻特性是響應幅度與信號頻率的關系；相頻性。幅頻特性是響應幅度與信號頻率的關系；相頻特性是響應相位與信號頻率的關系。描述電路頻率特性是響應相位與信號頻率的關系。描述電路頻率特性的參數(shù)有截止頻率特性的參數(shù)有截止頻率C、中心頻率、中心頻率0、通頻帶、通頻帶BW等。等。第七章第七章 電路的頻率響應電路的頻率響應沈陽工學沈陽工學院院 按照幅頻特性電路分為低通濾波器、高通濾波器、按照幅頻特性電路分為低通濾波器、高通濾波器、帶通濾波器、帶阻濾波