電路的頻率特性課件

第9章電路的頻率特性

9.1電路的頻率特性與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)9.2RC電路的頻率特性9.3RLC串聯(lián)諧振9.4GCL并聯(lián)諧振9.5電源內(nèi)阻及負(fù)載對(duì)諧振電路的影響9.1電路的頻率特性與網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 當(dāng)電路中包含儲(chǔ)能元件時(shí)，由于容抗和感抗都是頻率的函數(shù)，因此不同頻率的正弦信號(hào)作用于電路時(shí)，即使其振幅和初相相同，響應(yīng)的振幅和初相都將隨之而變。電路響應(yīng)隨激勵(lì)頻率而變的特性稱(chēng)為電路的頻率特性或頻率響應(yīng)。圖9-1網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的6種不同形式9.2.1RC低通網(wǎng)絡(luò) RC低通網(wǎng)絡(luò)被廣泛應(yīng)用于電子設(shè)備的整流電路中，以濾除整流后電源電壓中的交流分量；或用于檢波電路中以濾除檢波后的高頻分量，所以該電路又稱(chēng)為RC低通濾波網(wǎng)絡(luò)。9.2.2RC高通網(wǎng)絡(luò) 顯然，此RC電路為一階高通網(wǎng)絡(luò)。ωC為截止頻率或半功率點(diǎn)頻率。ω＞ωC的頻率范圍為通頻帶；0～ωC的頻率范圍為阻帶。這一電路常用作電子電路放大器級(jí)間的RC耦合電路。9.2.3RC帶通、帶阻和全通網(wǎng)絡(luò)9.2.4RC有源網(wǎng)絡(luò)頻率特性舉例 由RC元件與有源器件組成的濾波網(wǎng)絡(luò)稱(chēng)為有源濾波器。有源濾波器可以十分容易地用運(yùn)算放大器和電阻、電容元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。 有源濾波器不僅質(zhì)量高，而且尺寸很小，很容易采用微電子技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。有源濾波器可以實(shí)現(xiàn)各種特性的濾波網(wǎng)絡(luò)。9.3.1RLC串聯(lián)諧振條件與諧振特性 諧振時(shí)電感或電容上的電壓可達(dá)激勵(lì)電壓的幾十到幾百倍，所以串聯(lián)諧振又稱(chēng)電壓諧振。 串聯(lián)諧振電路在無(wú)線(xiàn)電技術(shù)中的典型應(yīng)用是作為接收機(jī)的輸入回路。9.3.2RLC串聯(lián)諧振電路的頻率特性 由諧振曲線(xiàn)可知，串聯(lián)諧振電路具有帶通濾波器的特性，諧振電路所具有的選出所需信號(hào)而同時(shí)抑制不需要信號(hào)的能力稱(chēng)為電路的選擇性。顯然，電路Q(chēng)值越高，諧振曲線(xiàn)越尖銳，電路對(duì)偏離諧振頻率的信號(hào)的抑制能力越強(qiáng)，電路的選擇性越好。相反，R越大，則Q值越低，選擇性越差。因此，串聯(lián)諧振電路應(yīng)在小內(nèi)阻電源條件下工作。 實(shí)際信號(hào)往往不是單一的正弦信號(hào)。例如廣播電臺(tái)的信號(hào)占有一定的頻帶，選擇某個(gè)電臺(tái)信號(hào)的諧振電路應(yīng)同時(shí)具備兩個(gè)功能，一方面從減小信號(hào)失真的觀點(diǎn)出發(fā)，要求回路通頻帶范圍內(nèi)特性曲線(xiàn)盡可能平坦些，以便使信號(hào)通過(guò)回路后各頻率分量的幅度相對(duì)值變化不大，為此希望回路的Q值低些較好；9.3.3RLC串聯(lián)諧振電路的電壓傳輸系數(shù)9.4GCL并聯(lián)諧振 串聯(lián)諧振電路適用于信號(hào)源內(nèi)阻較小的情況。當(dāng)信號(hào)源內(nèi)阻很大時(shí)，串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)將很低，電路的諧振特性將變壞，這時(shí)宜采用并聯(lián)諧振電路。9.4.1GCL并聯(lián)諧振電路 圖9-16所示GCL并聯(lián)諧振電路，它與前述RLC串聯(lián)諧振電路相對(duì)偶。因此兩電路的全部表現(xiàn)也完全對(duì)偶。9.4.2實(shí)際并聯(lián)諧振電路 實(shí)際的并聯(lián)諧振電路由電感線(xiàn)圈和電容器并聯(lián)組成。其中電容損耗極小而忽略不計(jì)，r為線(xiàn)圈的損耗電阻，其電路模型如圖9-19(a)所示。圖9-19實(shí)際并聯(lián)諧振電路 作為前述串、并聯(lián)諧振電路的推廣，當(dāng)由多個(gè)電抗元件組成諧振電路時(shí)，一般來(lái)講，策動(dòng)點(diǎn)阻抗虛部為零時(shí)，電路發(fā)生串聯(lián)諧振；策動(dòng)點(diǎn)導(dǎo)納虛部為零時(shí)，電路發(fā)生并聯(lián)諧振。相應(yīng)的頻率分別稱(chēng)為串聯(lián)諧振頻率和并聯(lián)諧振頻率。其中的特殊情況是當(dāng)電路中全部電抗元件組成純電抗局部電路(支路)，且局部電路的阻抗為零時(shí)，該局部電路發(fā)生串聯(lián)諧振；局部電路的導(dǎo)納為零時(shí)，該局部電路發(fā)生并聯(lián)諧振。9.5.1加載回路 考慮圖9-24(a)的加載并聯(lián)諧振電路。為了方便，實(shí)際并聯(lián)諧振電路已等效為GCL并聯(lián)諧振電路，并假設(shè)電源內(nèi)阻和負(fù)載皆為純電阻。最后得到其等效電路如圖9-24(b)所示。圖9-24加載并聯(lián)回路 必須