二階電路在實(shí)際中的應(yīng)用

1、二階電路在實(shí)際中的應(yīng)用廣西大學(xué)電氣工程學(xué)院 許業(yè)芳 1002100235摘要:二階電路在實(shí)際中有廣泛的應(yīng)用,它可應(yīng)用于火車點(diǎn)火系統(tǒng),選頻放大器,全通濾波器等。關(guān)鍵詞:二階電路,定義,原理,應(yīng)用 Second order circuit in real applicationAbstract: the second order circuit in the actual is widely used, it can be applied to the train ignition system, choose frequency amplifier, the filter, etc. Keywo

2、rds: second order circuit, definition, principle, application 前言:通過這個學(xué)期電路基礎(chǔ)的學(xué)習(xí),使我對于二階電路的原理有了更深的理解。在電路學(xué)習(xí)中,我懂得了二階電路的工作原理之后,便想知道它在我們實(shí)際中的應(yīng)用。因此,我專門查找了參考書,上網(wǎng)查詢資料,來深入了解一下二階電路在實(shí)際中的應(yīng)用。 正文:一、二階電路的定義首先二階電路定義為用二姐微分方程描述的電路,一般含有電容、電感兩個儲能元件。將要討論的兩種電路為:串聯(lián)RLC 電路和并聯(lián)RLC 電路(如圖所示。 串聯(lián)RLC 電路 并聯(lián)RLC 電路 二、二階電路的原理對于串聯(lián)RLC 電路的固

3、有響應(yīng),需要求出串聯(lián)元件上的電流,而這一電流的產(chǎn)生取決于初始狀態(tài)下存儲在電感、電容上的能量的釋放。而電感上的初始電流I 0和電容上的初始電壓U 0代表初始存儲的能量。要求得各元件上的電壓值必須先求出流過的電流值。當(dāng)一個直流電壓源突然家在電路上后,電路中將產(chǎn)生電流。開關(guān)閉合時是否有能量存儲于電路中要看具體的電路。對于并聯(lián)RLC 電路來說,存儲在電感、電容中的能量釋放將在并聯(lián)之路上產(chǎn)生電壓。為了求出并聯(lián)電路的固有響應(yīng),需要先求出并聯(lián)支路的電壓。電容上的初始電壓U 0表示存儲在-U+ Vdc電容上的初始能量。要想得到個支路的電流,就必須求得各支路的電壓。當(dāng)給電路突然施加一個直流信號時,并聯(lián)支路將產(chǎn)生

4、電壓,至于此時是否有能量存儲于電路中也要看具體的電路。三、二階 RLC 電路的應(yīng)用汽車點(diǎn)火電路時給予RLC 電路暫態(tài)響應(yīng)的原理工作的。在點(diǎn)火電路中,通過開關(guān)的動作使電感線圈中產(chǎn)生一個快速變化的電流,電感線圈通常稱作點(diǎn)火線圈,點(diǎn)火線圈有兩個串聯(lián)的磁耦合線圈著稱,又稱為自耦合變壓器,其中與電池相連的線圈稱作初級線圈,與火花塞相連的線圈成為次級線圈。初級線圈上電流的快速變化通過磁耦合(互感使次級線圈上產(chǎn)生一個高電壓,氣其峰值可達(dá)到2040kV ,這一高壓將在火花塞的間隙間產(chǎn)生一個電火花,從而點(diǎn)燃?xì)飧字械挠蜌饣旌衔铩Ｏ到y(tǒng)電路圖如圖所示,首先,火花上的最大有效電壓Usp 必須足夠高,一點(diǎn)燃汽油;其次,電

5、容兩端的電壓不能很高,一防止在開關(guān)或分電器出點(diǎn)上產(chǎn)生電弧;最后,自耦變壓器初級線圈的電流必須產(chǎn)生足夠的能量存儲在電路中,用來點(diǎn)燃?xì)飧字械挠蜌饣旌衔铩４鎯υ陔娐分械哪芰吭陂_關(guān)動作的瞬間與初始電流的平方成正比,即0(5.020Li =。當(dāng)開關(guān)斷開時,在參數(shù)R,L,C 的作用下,初級線圈上的電流響應(yīng)為欠阻尼響應(yīng)。通過對點(diǎn)火系統(tǒng)的分析,可解釋為什么現(xiàn)在的汽車已經(jīng)用電子開關(guān)取代了機(jī)械開關(guān)。考慮到汽油的經(jīng)濟(jì)性和廢氣的排放這個電流需要一個寬間隔的火花塞,也就是說需要一個較干的有效火花塞電壓,這個電壓不可能通過機(jī)械開關(guān)來獲得,電子開關(guān)允許自耦變壓器的初級線圈上有較大的初始電流,這就意味著系統(tǒng)中可以存儲較高的能

6、量。因此對油氣混合物以及行駛條件的要求也就更寬一些。電子開關(guān)消除了對點(diǎn)接觸的要求,即消除了系統(tǒng)中點(diǎn)接觸電弧的不利影響。實(shí)際應(yīng)用中的某些場合。例如收音機(jī)、電視接收機(jī)的中頻放大器,信號彈的頻譜集中在某一中心頻率F0左右的狹小范圍內(nèi),此時,放大器最好具有如圖5.2-28A 所示的頻率響應(yīng)特性。這樣,在通頻帶內(nèi)信號得到大失真放大,而通帶之外的其他無用的干擾則補(bǔ)放大濾除,實(shí)現(xiàn)了對某一通帶的頻率信號有選擇地放大。當(dāng)然,實(shí)際的選頻放大器不可能具有圖5.2-28A的理想特性,實(shí)際特性如圖B所示。選頻放大電路能夠得到如圖5.2-28B所示的頻響,其中必定包含諧振特性網(wǎng)絡(luò);同時選頻放大電路通常位于接收系統(tǒng)的前端,

7、放大的信號幅度小;頻率高,所以亦稱高頻小信號諧振放大器或帶通放大器。如圖5所示。v i 為輸入一定頻帶的信號. 2和T 初級構(gòu)成并聯(lián)諧振網(wǎng)絡(luò). 其諧振頻率為fo .即V o 聽需要的特定頻率。當(dāng)電路工作時, 諧振網(wǎng)絡(luò)了寸娜信號呈很大的阻抗, 從而V l 的放大倍數(shù)最大對f 。以外的信號阻抗很小. V I 的放大倍數(shù)就小, 以達(dá)到選取f0 信號頻率的目的。這便是典型的選頻放大器電路。二階全通濾波器的傳輸函數(shù)的通式為式中HO為濾波器的傳輸增益。實(shí)現(xiàn)上式二階全通函數(shù)電路如圖5.4-58所示。它的幅頻特性和相頻特性為令由圖5.4-58的相頻特性圖中可見,在W=WO附近,Q=1E有中等靈敏度,線性也較好

8、,所以這個電路常在Q=1附近工作。由上二式可知,改變電容C或按同時增大減小R1和R2,可調(diào)W0;按比例反方向同時改變R1和R2,可調(diào)節(jié)Q,這樣WO和Q可以實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的調(diào)節(jié)。因而調(diào)整方便。由上二式可求出式中C1=C2=C。二階全通濾波器的傳輸函數(shù)的通式為 式中 HO為濾波器的傳輸增益。實(shí)現(xiàn)上式二階全通函數(shù)電路如圖5.4-58所示。它的幅頻特性和相頻特性為 由圖5.4-58的相頻特性圖中可見,在W=WO附近,Q=1E有中等靈敏度,線性也較好,所以這個電路常在Q=1附近工作。由上二式可知,改變電容C或按同時增大減小R1和R2,可調(diào)W0;按比例反方向同時改變R1和R2,可調(diào)節(jié)Q,這樣WO和Q可以實(shí)現(xiàn)相互獨(dú)立的調(diào)節(jié)。因而調(diào)整方便. 由上二式可求出 式中C1=C2=C。C的取值方法同前,由以下二式 則可以求出R4=4R1+R2 結(jié)束語:綜上所述,二階電路在實(shí)際中的應(yīng)用很廣泛。通過對二階電路的學(xué)習(xí),我基本上掌握了二階電路的一些基本應(yīng)用,同時也明白了在我