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1、电路的频率特性电路的频率特性第1页，共23页，编辑于2022年，星期日9.1 电电路的路的频频率特性与网率特性与网络络函数函数当当电电路路中中包包含含储储能能元元件件时时，由由于于容容抗抗和和感感抗抗都都是是频频率率的的函函数数，因因此此不不同同频频率率的的正正弦弦信信号号作作用用于于电电路路时时，即即使使其其振振幅幅和和初初相相相相同同，响响应应的的振振幅幅和和初初相相都都将将随随之之而而变变。电电路路响响应应随随激激励励频频率率而而变变的的特特性性称称为为电电路路的频率特性或频率响应。的频率特性或频率响应。第2页，共23页，编辑于2022年，星期日图9-1网络函数的6种不同形式 第3页，共
2、23页，编辑于2022年，星期日9.2 RC电电路的路的频频率特性率特性由由RC元元件件按按各各种种方方式式组组成成的的电电路路能能起起到到选选频频或或滤滤波波的的作作用用。在在通通信信与与无无线线电电技技术术中中得得到到广广泛泛的的应应用用。下下面面讨讨论论简简单单的的RC低低通通、高高通通、带带通通、带带阻阻及全通网及全通网络络的的频频率特性。率特性。第4页，共23页，编辑于2022年，星期日9.2.1RC低通网低通网络络RC低低通通网网络络被被广广泛泛应应用用于于电电子子设设备备的的整整流流电电路路中中，以以滤滤除除整整流流后后电电源源电电压压中中的的交交流流分分量量；或或用用于于检检波
3、波电电路路中中以以滤滤除除检检波波后后的的高高频频分分量量，所所以以该该电电路路又又称称为为RC低低通通滤滤波网波网络络。第5页，共23页，编辑于2022年，星期日9.2.2RC高通网高通网络络 显显然然，此此RC电电路路为为一一阶阶高高通通网网络络。C为为截截止止频频率率或或半半功功率率点点频频率率。C的的频频率率范范围围为为通通频频带带；0C的的频频率率范范围围为为阻阻带带。这这一一电电路路常常用用作作电电子子电电路路放放大器大器级间级间的的RC耦合耦合电电路。路。第6页，共23页，编辑于2022年，星期日9.2.3RC带带通通、带带阻阻和和全全通通网网络络9.2.4RC有有源源网网络络频
4、频率率特特性性举举例例由由RC元元件件与与有有源源器器件件组组成成的的滤滤波波网网络络称称为为有有源源滤滤波波器器。有有源源滤滤波波器器可可以以十十分分容容易易地地用用运运算算放放大大器器和和电电阻阻、电电容容元元件件来来实现实现。有有源源滤滤波波器器不不仅仅质质量量高高，而而且且尺尺寸寸很很小，很容易采用微小，很容易采用微电电子技子技术术来来实现实现。有源滤波器可以实现各种特性的滤波有源滤波器可以实现各种特性的滤波网络。网络。第7页，共23页，编辑于2022年，星期日9.3 RLC串串联谐联谐振振前前述述RC选选频频网网络络的的“通通带带”与与“阻阻带带”不不明明显显，选选择择性性都都比比较
5、较差差。在在通通信信与与无无线线电电技技术术中中，常常要要求求电电路路具具有有高高频频窄窄带带的的带带通通选选频频特特性性。谐谐振振电电路路具具有有这这种种选选频频特特性性。最最基基本本的的有有RLC串串联联和和并并联联谐谐振振电电路路，本本节节讨讨论论RLC串串联联谐谐振振电电路路，下下节节讨讨论论GCL并联谐振电路。并联谐振电路。第8页，共23页，编辑于2022年，星期日9.3.1 RLC串串联联谐谐振振条条件件与与谐谐振振特特性性谐谐振振时时电电感感或或电电容容上上的的电电压压可可达达激激励励电电压压的的几几十十到到几几百百倍倍，所所以以串串联联谐谐振振又又称称电压谐振。电压谐振。串串联
6、联谐谐振振电电路路在在无无线线电电技技术术中中的的典典型型应用是作为接收机的输入回路。应用是作为接收机的输入回路。第9页，共23页，编辑于2022年，星期日9.3.2RLC串串联谐联谐振振电电路的路的频频率特性率特性由由谐谐振振曲曲线线可可知知，串串联联谐谐振振电电路路具具有有带带通通滤滤波波器器的的特特性性，谐谐振振电电路路所所具具有有的的选选出出所所需需信信号号而而同同时时抑抑制制不不需需要要信信号号的的能能力力称称为为电电路路的的选选择择性性。显显然然，电电路路Q值值越越高高，谐谐振振曲曲线线越越尖尖锐锐，电电路路对对偏偏离离谐谐振振频频率率的的信信号号的的抑抑制制能能力力越越强强，电电
7、路路的的选选择择性性越越好好。相相反反，R越越大大，则则Q值值越越低低，选选择择性性越越差差。因因此此，串串联联谐谐振振电电路路应应在在小小内内阻阻电电源源条条件件下工作。下工作。第10页，共23页，编辑于2022年，星期日实实际际信信号号往往往往不不是是单单一一的的正正弦弦信信号号。例例如如广广播播电电台台的的信信号号占占有有一一定定的的频频带带，选选择择某某个个电电台台信信号号的的谐谐振振电电路路应应同同时时具具备备两两个个功功能能，一一方方面面从从减减小小信信号号失失真真的的观观点点出出发发，要要求求回回路路通通频频带带范范围围内内特特性性曲曲线线尽尽可可能能平平坦坦些些，以以便便使使信
8、信号号通通过过回回路路后后各各频频率率分分量量的的幅幅度度相相对对值值变变化化不不大大，为为此此希希望望回回路的路的Q值值低些低些较较好；好；第11页，共23页，编辑于2022年，星期日另另一一方方面面从从抑抑制制邻邻近近电电台台信信号号的的观观点点出出发发，要要求求回回路路对对阻阻止止的的信信号号各各频频率率成成分分都都提提供供足足够够大大的的衰衰减减，为为此此希希望望回回路路的的Q值值越越高高越越好好。在在实实际际选选择择回回路路Q值值时时需需要要兼兼顾这顾这两方面的要求。两方面的要求。第12页，共23页，编辑于2022年，星期日9.3.3RLC串串联联谐谐振振电电路路的的电压传输电压传输
9、系数系数第13页，共23页，编辑于2022年，星期日9.4 GCL并并联谐联谐振振串串联联谐谐振振电电路路适适用用于于信信号号源源内内阻阻较较小小的的情情况况。当当信信号号源源内内阻阻很很大大时时，串串联联谐谐振振电电路路的的品品质质因因数数将将很很低低，电电路路的的谐谐振振特特性性将将变变坏，坏，这时这时宜采用并宜采用并联谐联谐振振电电路。路。第14页，共23页，编辑于2022年，星期日9.4.1GCL并并联谐联谐振振电电路路图图9-16所所示示GCL并并联联谐谐振振电电路路，它它与与前前述述RLC串串联联谐谐振振电电路路相相对对偶偶。因因此此两两电电路路的全部表现也完全对偶。的全部表现也完
10、全对偶。第15页，共23页，编辑于2022年，星期日图9-16GCL并联谐振电路 第16页，共23页，编辑于2022年，星期日9.4.2实际实际并并联谐联谐振振电电路路实实际际的的并并联联谐谐振振电电路路由由电电感感线线圈圈和和电电容容器器并并联联组组成成。其其中中电电容容损损耗耗极极小小而而忽忽略略不不计计，r为为线线圈圈的的损损耗耗电电阻阻，其其电电路路模模型型如如图图9-19(a)所示。所示。第17页，共23页，编辑于2022年，星期日图9-19 实际并联谐振电路 第18页，共23页，编辑于2022年，星期日作作为为前前述述串串、并并联联谐谐振振电电路路的的推推广广，当当由由多多个个电电
11、抗抗元元件件组组成成谐谐振振电电路路时时，一一般般来来讲讲，策策动动点点阻阻抗抗虚虚部部为为零零时时，电电路路发发生生串串联联谐谐振振；策策动动点点导导纳纳虚虚部部为为零零时时，电电路路发发生生并并联联谐谐振振。相相应应的的频频率率分分别别称称为为串串联联谐谐振振频频率率和和并并联联谐谐振振频频率率。其其中中的的特特殊殊情情况况是是当当电电路路中中全全部部电电抗抗元元件件组组成成纯纯电电抗抗局局部部电电路路(支支路路)，且且局局部部电电路路的的阻阻抗抗为为零零时时，该该局局部部电电路路发发生生串串联联谐谐振振；局局部部电电路路的的导导纳为零时，该局部电路发生并联谐振。纳为零时，该局部电路发生并
12、联谐振。第19页，共23页，编辑于2022年，星期日9.5 电电源内阻及源内阻及负载对谐负载对谐振振电电路的影响路的影响前前述述串串、并并联联谐谐振振电电路路并并未未涉涉及及电电源源内内阻阻和和负负载载，通通常常称称为为空空载载情情况况。而而把把考考虑虑电电源源内内阻阻和和负负载载时时的的情情况况统统称称为为加加载载情情况况。下下面面以以并并联联谐谐振振电电路路为为例例讨讨论论加加载载对对回路特性的影响以及回路特性的影响以及产产生的一些生的一些变变形形电电路。路。第20页，共23页，编辑于2022年，星期日9.5.1加加载载回路回路考考虑虑图图9-24(a)的的加加载载并并联联谐谐振振电电路路
13、。为为了了方方便便，实实际际并并联联谐谐振振电电路路已已等等效效为为GCL并并联联谐谐振振电电路路，并并假假设设电电源源内内阻阻和和负负载载皆皆为为纯纯电电阻阻。最最后后得得到到其其等等效效电电路路如如图图9-24(b)所示所示。第21页，共23页，编辑于2022年，星期日图9-24 加载并联回路 第22页，共23页，编辑于2022年，星期日必必须须指指出出，如如果果电电源源内内阻阻抗抗和和负负载载阻阻抗抗中中有有电电抗抗分分量量，宜宜表表示示成成并并联联结结构构，并并将将电电抗抗成成分分并并入入C和和L中中去去。此此时时谐谐振振频频率率、品品质质因因素素等等将将会会产产生生相相应应的的变变化化。但但计计算算方法并没有根本的改方法并没有根本的改变变。第23页，共23页，编辑于2022年，星期日