電路的頻率響應(yīng)

電路的頻率響應(yīng)第1頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月一、頻率響應(yīng)電路的輸出對不同頻率的正弦激勵有不同的響應(yīng)，這一特性稱為電路的頻率特性或頻率響應(yīng)或頻率特性。11-1網(wǎng)絡(luò)函數(shù)電路中有電抗性器件，在電路激勵源頻率變化時，電路的性質(zhì)、工作狀態(tài)可能變化，使得電路不能正常工作甚至遭受破壞。例如，電力系統(tǒng)中的諧振導(dǎo)致電力網(wǎng)絡(luò)的解列癱瘓；電子電路中負(fù)反饋變成正反饋振蕩等。同樣，對頻率響應(yīng)的特性也得到利用：選頻、濾波等第2頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月輸入變量和輸出變量之間建立函數(shù)關(guān)系，來描述電路的頻率特性，這一函數(shù)關(guān)系就稱為電路和系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，H(j)。二、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)有多種形式。第3頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月電壓轉(zhuǎn)移函數(shù)相頻特性幅頻特性例網(wǎng)絡(luò)函數(shù)等于單位激勵下的響應(yīng)第4頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月無源網(wǎng)絡(luò)+-一、諧振的定義Z+-電路的這種狀態(tài)稱為諧振11-2RLC串聯(lián)電路的諧振第5頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)

L=1/

C，電路中電壓、電流同相.Rj

L+_二、RLC串聯(lián)電路的諧振——此時電路的狀態(tài)為諧振串聯(lián)諧振條件：第6頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月實現(xiàn)諧振的手段諧振角頻率諧振頻率1.調(diào)頻(改變外加電源、信號源頻率)2.調(diào)參數(shù)L、C(常改變C

)。

三、RLC串聯(lián)電路諧振時的特征2、輸入阻抗Z為純電阻，即Z=R。電路中阻抗值|Z|最小。ww0OR1、|Z|XLXCX電流I達(dá)到最大值I0=U/R(當(dāng)U一定)。第7頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月3、電阻上的電壓等于電源電壓，電抗上的電壓為零，即Rj

L+_+++___定義：品質(zhì)因數(shù)諧振時的相量圖第8頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月

0

O|I|品質(zhì)因數(shù)為不同值時的電流頻率特性。Q值大Q值小品質(zhì)因數(shù)Q在諧振電路中是一個很重要的參數(shù)，Q綜合反映了電路中三個參數(shù)R、L、C對諧振狀態(tài)的影響，也是分析比較諧振電路頻率特性的重要輔助參數(shù)。當(dāng)Q遠(yuǎn)大于1時：串聯(lián)諧振又稱電壓諧振。第9頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月5、功率和能量P=RI2=U2/R負(fù)載R吸收有功功率最大：電源發(fā)出功率PQ+_LCRu電場能量與磁場能量來回交換-----電磁振蕩即L與C交換能量,電路與電源間無能量交換。第10頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月+_PQLCRu電場能量：同樣磁場能量：總能量是常量，不隨時間變化，正好等于最大值,與Q2成正比。設(shè)則諧振時：第11頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月例題第12頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月網(wǎng)絡(luò)函數(shù)：Rj

L+_11-3RLC串聯(lián)電路的頻率響應(yīng)輸入信號的幅值不變，只改變其頻率，在此頻率的改變下，看看元件上輸出電壓的變化情況。通用曲線的繪制：縱橫坐標(biāo)都采用相對于諧振點(diǎn)的比值縱坐標(biāo)以實際電壓與諧振點(diǎn)的電壓比橫坐標(biāo)以實際頻率與諧振頻率的比第13頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月幅頻特性相頻特性一、電阻電壓的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)1φ第14頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月Q越大，諧振曲線越尖。通頻帶越窄，選擇性越好。對非諧振頻率的信號有抑制能力。0.707Q=1Q=0.5Q=101

2

10

幅頻特性第15頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月通頻帶Q越大，諧振曲線越尖。通頻帶越窄。0.707Q=1Q=0.5Q=101

2

10

工程上的定義中心頻率半功率點(diǎn)下界頻率上界頻率第16頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月收音機(jī)接收電路接收天線與C：組成諧振電路將選擇的信號送接收電路串聯(lián)諧振應(yīng)用舉例組成諧振電路，選出所需的電臺。為來自3個不同電臺（不同頻率）的電動勢信號；第17頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月已知：解：如果要收聽節(jié)目，C應(yīng)配多大？問題：結(jié)論：當(dāng)C調(diào)到150pF時，可收聽到

的節(jié)目。第18頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電容及電感電壓的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可以看到，電容電壓滯后電阻電壓90度電感電壓超前電阻電壓90度第19頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月1Q

0U(

)/U

C2

L21兩條曲線存在極大值的UL/UUC/U當(dāng)Q>0.707當(dāng)Q<0.707兩條曲線上的特殊點(diǎn)：

1=0，和

3=∞時兩條曲線上，為什么電容、電感上的電壓極值不在諧振點(diǎn)出現(xiàn)？第20頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月Q越高，兩個極值點(diǎn)越靠近中心頻率點(diǎn)。兩條曲線上極值點(diǎn)及極值點(diǎn)下的值：當(dāng)Q大于0.707時第21頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月同樣可以求得電感電壓通用曲線上的截止頻率比率：第22頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月一、簡單G、C、L并聯(lián)電路GCL并聯(lián)+_GCL|Y|ww0OG|Y|最小=G|Z|最大電流諧振11-4RLC并聯(lián)諧振電路第23頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2月二、并聯(lián)諧振的特征+_GCL當(dāng)Q>>1,電感和電容支路會出現(xiàn)過電流，故并聯(lián)諧振也稱為電流諧振。第24頁，課件共26頁，創(chuàng)作于2023年2