第十一章-電路的頻率響應.ppt

1、重點，1 .網(wǎng)絡功能。串聯(lián)和并聯(lián)諧振的概念；11.1網(wǎng)絡功能，當電路中激勵源的頻率發(fā)生變化時，電路中的感抗和容抗將跟隨頻率變化，從而導致電路的工作狀態(tài)也跟隨頻率變化。因此，分析電路和系統(tǒng)的頻率特性非常重要。電路和系統(tǒng)的工作狀態(tài)隨頻率變化的現(xiàn)象稱為電路和系統(tǒng)的頻率特性，也稱為頻率響應。1.網(wǎng)絡函數(shù)H(j)的定義在線性正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡中，當只有一個獨立激勵源起作用時，網(wǎng)絡中某處的響應(電壓或電流)與網(wǎng)絡輸入的比值稱為響應的網(wǎng)絡函數(shù)。網(wǎng)絡函數(shù)H(j)的物理意義，驅(qū)動點函數(shù)，下一頁，上一頁，返回，驅(qū)動點阻抗，驅(qū)動點導納，激勵作為電流源，響應作為電壓源，激勵作為電壓源，響應作為電流，傳遞函數(shù)(傳遞函數(shù))，下

2、一頁，上一頁，返回，傳遞導納，傳遞阻抗，傳遞電壓返回，應該注意，H(j)與網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)和參數(shù)值，輸入和輸出變量的類型和端口對的相互位置有關(guān)，與輸入和輸出幅度無關(guān)。因此，網(wǎng)絡功能是網(wǎng)絡本質(zhì)的反映。H(j)是一個復數(shù)，其頻率特性分為兩部分：模態(tài)與頻率的關(guān)系、幅頻特性、幅頻關(guān)系和相頻特性。網(wǎng)絡函數(shù)可以通過任何相量方法獲得。下一頁，上一頁，返回，示例，解，列網(wǎng)格方程解電流，轉(zhuǎn)移導納，轉(zhuǎn)移電壓比，下一頁，上一頁，返回，通過網(wǎng)絡函數(shù)中j的最高冪定義網(wǎng)絡函數(shù)的順序。請注意，網(wǎng)絡在任意正弦輸入下的端口正弦響應可以通過網(wǎng)絡函數(shù)獲得，即11.2 RLC串聯(lián)電路的諧振，這是正弦電路在特定條件下產(chǎn)生的一種特殊物理現(xiàn)象。諧

3、振現(xiàn)象廣泛應用于無線電和電氣技術(shù)中，因此研究電路中的諧振現(xiàn)象具有重要的現(xiàn)實意義。當端口電壓和電流在一定條件下同相時，具有電阻、電感和電容的端口電路稱為諧振。1。共振的定義，共振的發(fā)生，下一頁，上一頁，返回，2。串聯(lián)諧振條件、諧振角頻率、諧振頻率和諧振條件，僅與電路參數(shù)有關(guān)，下頁、上頁、返回，串聯(lián)電路中實現(xiàn)諧振的方式：(1) L C不變，W不變，(2)電源頻率不變。0由電路參數(shù)決定，在一個串聯(lián)電路中只有一個對應的0。當外部電源的頻率等于諧振頻率時，電路諧振。3。RLC串聯(lián)電路的諧振特性，阻抗的頻率特性，下一頁，上一頁，返回，幅頻特性，相頻特性，Z(j)頻率響應曲線，下一頁，上一頁，返回，Z(j)

4、頻率響應曲線表明阻抗特性可以用三個方面來描述：輸入阻抗是純電阻，即Z=R，電流I和電阻電壓ur達到最大值I0=U/R (U是一定的)。下一頁，上一頁，返回，(2)當w0L=1/(w0C )R，Q1 UL=UC=QU U，(3) (2)如果輸入電壓為1.5V，則計算此時的諧振電流和電容電壓。解決方案，下一頁，上一頁，返回，(4)諧振時的功率，P=UIcosUIRI02=U2/R，電源將電阻消耗的功率傳遞給電路，電阻功率達到最大值。電源不向電路輸送無功功率。電感中的無功功率和電容中的無功功率大小相等，相互補償，并相互交換能量。注意，下一頁、上一頁和返回，(5)諧振期間的能量關(guān)系，如果，那么，電場能

5、量、磁場能量、電感和電容能量按照正弦規(guī)律變化，并且最大值等于WLm=WCm。電場電感和電容儲能的總值與品質(zhì)因數(shù)之間的關(guān)系：Q是反映諧振電路中電磁振蕩程度的一個量。Q越大，總能量越大，維持振蕩所消耗的能量越小，振蕩程度越嚴重。振蕩電路的“質(zhì)量”越好。一般來說，在需要諧振的環(huán)路中，希望盡可能地增加Q值。例如，接收機的電路參數(shù)為：U=10V，w=5103 rad/s，調(diào)整c使電路中的電流最大，Imax=200mA，測得的電容電壓為600V，并計算r、l、c和q。解，下一頁，上一頁，返回，11.3串聯(lián)電路的頻率響應，研究物理量與頻率之間的關(guān)系圖(諧振曲線)可以加深對諧振現(xiàn)象的理解。為了比較不同的諧振電

6、路，讓下一頁、上一頁、返回、幅頻特性、相頻特性、下一頁、上一頁、返回，響應在諧振點達到峰值，當偏離0時，輸出下降。也就是說，串聯(lián)諧振電路對不同頻率的信號具有不同的響應，其中對諧振信號的響應最顯著，并且能夠抑制遠離諧振頻率的信號。這種選擇不同輸入信號的能力被稱為“選擇性”。諧振電路具有選擇性，這表明諧振電路的選擇性與品質(zhì)因數(shù)成正比。品質(zhì)因數(shù)越大，諧振曲線越陡。該電路具有很強的抑制非諧振頻率信號的能力，因此具有很好的選擇性。因此，Q是反映諧振電路特性的一個重要指標。下一頁，上一頁，返回，諧振電路的有效工作頻帶和半功率點，聲學研究表明，如果信號功率不低于原來最大值的一半，人類聽覺就無法分辨它。下一頁

7、，上一頁，后一頁，通帶規(guī)定了允許信號通過諧振電路的頻率范圍。它是比較和設(shè)計諧振電路的一個指標。通帶，可以證明：hdb=20log10ur (j)/us (J1)，20lg0.707=3db，定義：3db頻率，下一頁，上一頁，返回，示例1，接收器的電路參數(shù)為：l=250mh，r=20w，u1當電容調(diào)整到C=150pF時，諧振w0=5.5106rad/s，f0=820kHz，下一頁，上一頁，返回，UR0=10 上一頁，返回，示例2，信號源與R、L和C電路串聯(lián)，要求f0=104Hz赫茲、f=100Hz赫茲和R=15。 請設(shè)計一個線性電路。解，下一頁，上一頁，返回，以UL(w)和UC(w)為輸出的頻率特性，下一頁，上一頁，返回，HL()和HC()的極值點：使，下一頁，上一頁，返回，=C2，UC()得到最大值；=UL L2()獲得最大值。加州大學(C2)=UL(L2)。q越高，L2和C2越接近=1，峰值越高。注意，下一頁，上一頁，返回，1。g、C、L并聯(lián)電路，11.4 RLC并聯(lián)諧振電路，諧振角頻率，諧振特性：入口導納為純電導，導納值|Y|最小，端電壓最大。下一頁，上一頁，返回，LC上的電流大小相等，相位相反，并且總并聯(lián)電流為零，這也稱為電流諧振，即IL(w0)=IC(w0