电路的频率响应.ppt
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1、现在学习的是第1页,共49页l重点重点 1.1.网络函数网络函数2.2.串、并联谐振的概念串、并联谐振的概念返 回现在学习的是第2页,共49页11-1 网络函数网络函数当当电电路路中中激激励励源源的的频频率率变变化化时时,电电路路中中的的感感抗抗、容容抗抗将将跟跟随随频频率率变变化化,从从而而导导致致电电路路的的工工作作状状态态亦亦跟跟随随频频率率变变化化。因因此此,分分析析研研究究电电路路和和系系统统的的频频率率特特性性就就显显得得格格外外重重要。要。下 页上 页频率特性频率特性 电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象,称为电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象,称为电路和系统的频率特性
2、,又称频率响应。电路和系统的频率特性,又称频率响应。1.网络函数网络函数H(j)的定义的定义返 回现在学习的是第3页,共49页 在线性正弦稳态网络中,当只有一个独立激励源作用在线性正弦稳态网络中,当只有一个独立激励源作用时,网络中某一处的响应(电压或电流)与网络输入之比,时,网络中某一处的响应(电压或电流)与网络输入之比,称为该响应的网络函数。称为该响应的网络函数。2.网络函数网络函数H(j)的物理意义的物理意义l驱动点函数驱动点函数下 页上 页返 回线性线性网络网络+-现在学习的是第4页,共49页策动点阻抗策动点阻抗策动点导纳策动点导纳激励是电流源,响应是电压激励是电流源,响应是电压激励是电
3、压源,响应是电流激励是电压源,响应是电流l转移函数转移函数(传递函数传递函数)下 页上 页返 回线性线性网络网络+-线性线性网络网络+-现在学习的是第5页,共49页转移转移导纳导纳转移转移阻抗阻抗 转移转移电压比电压比 转移转移电流比电流比激励是电压源激励是电压源激励是电流源激励是电流源下 页上 页返 回线性线性网络网络+-现在学习的是第6页,共49页注意 H(j)与网络的结构、参数值有关,与输入、输出变与网络的结构、参数值有关,与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关,与输入、输量的类型以及端口对的相互位置有关,与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。出幅值无关。因此网
4、络函数是网络性质的一种体现。H(j)是一个复数,它的频率特性分为两个部分:是一个复数,它的频率特性分为两个部分:模与频率的关系模与频率的关系 幅频特性幅频特性 幅角与频率的关系幅角与频率的关系 相频特性相频特性 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。下 页上 页返 回现在学习的是第7页,共49页例例1-1解解列网孔方程解电流列网孔方程解电流 转移导纳 转移电压比 下 页上 页返 回2j+_+_j2求图示电路的网络函数求图示电路的网络函数和和现在学习的是第8页,共49页以网络函数中以网络函数中j的最高次方的次数定义网络函的最高次方的次数定义网络函
5、数的阶数。数的阶数。注意 由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应,即有口正弦响应,即有下 页上 页返 回现在学习的是第9页,共49页11-2 RLC串联电路的谐振串联电路的谐振谐谐振振是是正正弦弦电电路路在在特特定定条条件件下下产产生生的的一一种种特特殊殊物物理理现现象象。谐谐振振现现象象在在无无线线电电和和电电工工技技术术中中得得到到广广泛泛应应用,研究电路中的谐振现象有重要实际意义。用,研究电路中的谐振现象有重要实际意义。含含R、L、C的的一一端端口口电电路路,在在特特定定条条件件下下出出现现端端口口电电压压、电流同相位的现象时,称电路发
6、生了谐振。电流同相位的现象时,称电路发生了谐振。1.1.谐振的定义谐振的定义发生谐振下 页上 页返 回RLC电路电路+-现在学习的是第10页,共49页2.串联谐振的条件串联谐振的条件谐振角频率谐振角频率谐振频率谐振频率谐振条件仅与电路参数有关下 页上 页返 回RjL+_现在学习的是第11页,共49页串联电路实现谐振的方式:串联电路实现谐振的方式:(1)L C 不变,改变不变,改变(2)电源频率不变,改变电源频率不变,改变 L 或或 C(常改变常改变C)0 0由电路参数决定,一个由电路参数决定,一个R L C串联电路只有一个对应串联电路只有一个对应的的0 ,当外加电源频率等于谐振频率时,电路发生
7、谐当外加电源频率等于谐振频率时,电路发生谐振。振。3.3.RLC串联电路谐振时的特点串联电路谐振时的特点阻抗的频率特性阻抗的频率特性下 页上 页返 回现在学习的是第12页,共49页幅频特性相频特性X()|Z()|XL()XC()R 0 Z()OZ(j)频响曲线()0 O/2/2下 页上 页返 回现在学习的是第13页,共49页Z(j)频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述:频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述:容性区容性区感性区感性区电阻性电阻性输入阻抗为纯电阻,即输入阻抗为纯电阻,即Z=R,阻抗值,阻抗值|Z|最小。最小。电流电流I 和电阻电压和电阻电压UR达到最大值达到最大值 I0=U/R (
8、U一定一定)。下 页上 页返 回现在学习的是第14页,共49页+_RjL+_(2)L、C上上的的电电压压大大小小相相等等,相相位位相相反反,串串联联总总电电压压为零,也称电压谐振,即为零,也称电压谐振,即下 页上 页返 回现在学习的是第15页,共49页特性阻抗品质因数当当 0L=1/(0C)R 时时,Q1 UL=UC=QU U(3)谐振时出现过电压谐振时出现过电压下 页上 页返 回现在学习的是第16页,共49页例例2-1某收音机输入回路某收音机输入回路 L=0.3mH,R=10,为收到中央,为收到中央电台电台560kHz信号,求:信号,求:(1)调谐电容调谐电容C值;值;(2)如输入电压为如输
9、入电压为1.5V,求谐振电流和此时的电容求谐振电流和此时的电容电压。电压。解解下 页上 页返 回或或+_LCRuI0现在学习的是第17页,共49页(4)谐振时的功率谐振时的功率 P=UIcosUIRI02=U2/R电源向电路输送电阻消耗的功率,电阻功率达最大。电源向电路输送电阻消耗的功率,电阻功率达最大。电电源源不不向向电电路路输输送送无无功功功功率率。电电感感中中的的无无功功功功率率与与电电容容中中的的无无功功功功率率大大小小相相等等,互互相相补补偿偿,彼彼此此进进行行能能量交换。量交换。注意 下 页上 页返 回+_PQLCR现在学习的是第18页,共49页(5)谐振时的能量关系谐振时的能量关
10、系设设则则电场能量电场能量磁场能量磁场能量电感和电容能量按正弦规律变化,最大值相等电感和电容能量按正弦规律变化,最大值相等 WLm=WCm。L、C的电场能量和磁场能量作周期振的电场能量和磁场能量作周期振荡性的交换,而不与电源进行能量交换。荡性的交换,而不与电源进行能量交换。表明 下 页上 页返 回现在学习的是第19页,共49页总能量是不随时间变化的常量,且等于最大值。总能量是不随时间变化的常量,且等于最大值。电感、电容储能的总值与品质因数的关系:电感、电容储能的总值与品质因数的关系:Q是是反反映映谐谐振振回回路路中中电电磁磁振振荡荡程程度度的的量量,Q越越大大,总总能能量量就就越越大大,维维持
11、持振振荡荡所所消消耗耗的的能能量量愈愈小小,振振荡荡程程度度越越剧剧烈烈。则则振振荡荡电电路路的的“品品质质”愈愈好好。一一般般在在要要求求发发生生谐谐振振的的回回路路中中希望尽可能提高希望尽可能提高Q值。值。下 页上 页返 回谐振时电路中电磁场的总储能谐振时电路中电磁场的总储能谐振时一周期内电路消耗的能量谐振时一周期内电路消耗的能量现在学习的是第20页,共49页例例2-2 一接收器的电路参数为一接收器的电路参数为:=5103 rad/s,U=10V,调调C使电路中的电流最大,使电路中的电流最大,Imax=200mA,测得电容电压为,测得电容电压为600V,求,求R、L、C及及Q。解解 下 页
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