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1、电路的频率响应第1页，此课件共26页哦一、频率响应一、频率响应 电路的输出对不同频率的正弦激励有不同的响应，这一特电路的输出对不同频率的正弦激励有不同的响应，这一特性称为电路的频率特性或性称为电路的频率特性或频率响应频率响应或或频率特性频率特性。11-1 网络函数网络函数电路中有电抗性器件，在电路激励源频率变化时，电路的性质、电路中有电抗性器件，在电路激励源频率变化时，电路的性质、工作状态可能变化，使得电路不能正常工作甚至遭受破坏。工作状态可能变化，使得电路不能正常工作甚至遭受破坏。例如，电力系统中的谐振导致电力网络的解列瘫痪；电子电例如，电力系统中的谐振导致电力网络的解列瘫痪；电子电路中负反
2、馈变成正反馈振荡等。路中负反馈变成正反馈振荡等。同样，对频率响应的特性也得到利用：选频、滤波等同样，对频率响应的特性也得到利用：选频、滤波等第2页，此课件共26页哦 输入变量和输出变量之间建立函数关系，来描述电路的频率特性，输入变量和输出变量之间建立函数关系，来描述电路的频率特性，这一函数关系就称为电路和系统的网络函数，这一函数关系就称为电路和系统的网络函数，H(j)。二、网络函数二、网络函数 网络函数有多种形式。网络函数有多种形式。第3页，此课件共26页哦电压转移函数电压转移函数相频特性相频特性幅频特性幅频特性例例网络函数等于单位激励下的响应网络函数等于单位激励下的响应第4页，此课件共26页
3、哦无源无源网络网络+-一、一、谐振的定义谐振的定义Z+-电路的这种状态称为谐振电路的这种状态称为谐振11-2 RLC串联电路的谐振串联电路的谐振第5页，此课件共26页哦当当 L=1/C，电路中电压、电流同相电路中电压、电流同相.Rj L+_二、二、RLC串联电路的谐振串联电路的谐振此时电路的状态为谐振此时电路的状态为谐振串联谐振条件：串联谐振条件：第6页，此课件共26页哦实现谐振的手段实现谐振的手段谐振角频率谐振角频率谐振频率谐振频率1.调频调频(改变外加电源、信号源频率改变外加电源、信号源频率)2.调参数调参数L、C(常改变常改变C)。三、三、RLC串联电路谐振时的特征串联电路谐振时的特征2
4、、输入阻抗、输入阻抗Z为纯电阻，为纯电阻，即即Z=R。电路中阻抗值。电路中阻抗值|Z|最小。最小。0 0O OR1、|Z|XLXCX电流电流I达到最大值达到最大值I0=U/R (当当U一定一定)。第7页，此课件共26页哦3、电阻上的电压等于电源电压，电抗上的电压为零，即、电阻上的电压等于电源电压，电抗上的电压为零，即Rj L+_+_定义：品质因数定义：品质因数谐振时的相量图谐振时的相量图第8页，此课件共26页哦 0 O|I|品质因数为不同值时的电流频率特性。品质因数为不同值时的电流频率特性。Q值大Q值小品质因数品质因数Q在谐振电路中是一个很重要的参数，在谐振电路中是一个很重要的参数，Q综合反映
5、了电路中三综合反映了电路中三个参数个参数R、L、C对谐振状态的影响，也是分析比较谐振电路频率特性对谐振状态的影响，也是分析比较谐振电路频率特性的重要辅助参数。的重要辅助参数。当当Q远大于远大于1时：串联谐振又称时：串联谐振又称电压谐电压谐振振。第9页，此课件共26页哦5、功率和能量、功率和能量P=RI2=U2/R负载负载R吸收有功功率最大：吸收有功功率最大：电源发出功率电源发出功率PQ+_LCRu电场能量与磁场能量来回交换电场能量与磁场能量来回交换-电磁振荡电磁振荡即即L与与C交换能量交换能量,电路与电源间无能量交换。电路与电源间无能量交换。第10页，此课件共26页哦+_PQLCRu电场能量：
6、电场能量：同样磁场能量：同样磁场能量：总能量是常量，不随时间变化，正好等于最大值总能量是常量，不随时间变化，正好等于最大值,与与 Q2 成正比。成正比。设设则谐振时：则谐振时：第11页，此课件共26页哦例题第12页，此课件共26页哦网络函数：网络函数：Rj L+_11-3 RLC串联电路的频率响应串联电路的频率响应输入信号的幅值不变，只改变其频率，在此频率的改变下，看看输入信号的幅值不变，只改变其频率，在此频率的改变下，看看元件上输出电压的变化情况。元件上输出电压的变化情况。通用曲线的绘制：纵横坐标都采用相对于谐振点的比值通用曲线的绘制：纵横坐标都采用相对于谐振点的比值纵坐标以实际电压与谐振点
7、的电压比纵坐标以实际电压与谐振点的电压比横坐标以实际频率与谐振频率的比横坐标以实际频率与谐振频率的比第13页，此课件共26页哦幅频特性幅频特性相频特性相频特性一、电阻电压的网络函数一、电阻电压的网络函数1第14页，此课件共26页哦Q越大，谐振曲线越尖。通频带越窄，选择性越好。对越大，谐振曲线越尖。通频带越窄，选择性越好。对非谐振频率的信号有抑制能力。非谐振频率的信号有抑制能力。0.707Q=1Q=0.5Q=101 2 10 幅频特性幅频特性第15页，此课件共26页哦通频带通频带Q越大，谐振曲线越尖。通频带越窄。越大，谐振曲线越尖。通频带越窄。0.707Q=1Q=0.5Q=101 2 10 工程
8、上的定义中心频率半功率点下界频率上界频率第16页，此课件共26页哦收音机接收电路收音机接收电路接收天线接收天线与与 C：组成谐振电路：组成谐振电路将选择的信号送接收电路将选择的信号送接收电路串联谐振应用举例串联谐振应用举例组成谐振电路组成谐振电路，选出所需的电台。，选出所需的电台。为来自为来自3个不同电台（不同频个不同电台（不同频率）的电动势信号；率）的电动势信号；第17页，此课件共26页哦已知：已知：解：解：如果要收听如果要收听 节目，节目，C 应配多大？应配多大？问题问题：结论：结论：当当 C 调到调到 150 pF 时，可收听到时，可收听到 的节目。的节目。第18页，此课件共26页哦二、
9、二、电容及电感电压的网络函数电容及电感电压的网络函数可以看到，电容电压滞后电阻电压90度电感电压超前电阻电压90度第19页，此课件共26页哦1Q 0U()/U C2 L21两条曲线存在极大值的两条曲线存在极大值的UL/UUC/U当Q0.707当Q1,电感和电容支路会出现过电流，故并联谐振也称为电感和电容支路会出现过电流，故并联谐振也称为电流谐振。电流谐振。第24页，此课件共26页哦CLR三三、电感线圈与电容并联、电感线圈与电容并联谐振时谐振时 B=0，即，即谐振条件：谐振条件：第25页，此课件共26页哦本章小结o网络函数的定义oRLC串联谐振的条件特征oRLC串联谐振的频率响应选频第26页，此课件共26页哦