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1、电路分析课件-(12)12.1 正弦稳态网络函数正弦稳态网络函数12.1.1 网络函数的定义网络函数的定义在正弦稳态下，当电路在正弦稳态下，当电路只有一个激励只有一个激励时，动态电路的响应时，动态电路的响应(输出输出)r(t)与激励与激励(输入输入)e(t)的的相量之比定义为相量之比定义为网络函数，网络函数，记为记为H(j)。网络函数的网络函数的幅频特性幅频特性 网络函数的网络函数的相频特性相频特性 响应即为响应即为网络函数网络函数动态电路动态电路e(t)r(t)12.1.2 网络函数的分类网络函数的分类1、策动点函数、策动点函数 e(t)与与r(t)均在单口网络的同一端均在单口网络的同一端（
2、1）策动点阻抗函数）策动点阻抗函数N0（2）策动点导纳函数）策动点导纳函数N0（1）转移阻抗函数）转移阻抗函数ZT(j )（2）转移导纳函数）转移导纳函数YT(j )N0 ZLN0 ZL2、转移函数转移函数(又称传输函数又称传输函数)e(t)与与r(t)不在同一端口不在同一端口（3）电压转移函数）电压转移函数AuN0 ZL（4）电流转移函数）电流转移函数AiN0 ZL说明：说明：H(j )由网络本身的联接方式及元件参数决定与其他无关。由网络本身的联接方式及元件参数决定与其他无关。3 3、网络函数的求法、网络函数的求法（1）通过计算求：给定电路结构元件参数时）通过计算求：给定电路结构元件参数时（
3、2 2）用实验的方法求：）用实验的方法求：电路结构元件参数不详时电路结构元件参数不详时CLrG1、RC低通电路（低通滤波电路）低通电路（低通滤波电路）12.1.3 频率特性的分析举例频率特性的分析举例幅频特性幅频特性相频特性相频特性0110.707幅频特性幅频特性01相频特性相频特性幅频特性幅频特性相频特性相频特性2）当）当 时时 表明在该频率下输出电压是最大表明在该频率下输出电压是最大 值的值的 0.707倍，定义倍，定义 C为为RC低通滤波电路的截止频率。低通滤波电路的截止频率。3）故故 C C又称为半功率点。又称为半功率点。1）在相位上在相位上 滞后滞后 故故RC低通网络又称为滞后网络。
4、低通网络又称为滞后网络。规定通频带规定通频带0110.70701幅频特性幅频特性相频特性相频特性2、RC高通电路（高通滤波电路）高通电路（高通滤波电路）幅频特性幅频特性相频特性相频特性0110.707幅频特性幅频特性幅频特性幅频特性相频特性相频特性01相频特性相频特性2）当）当 时时 表明在该频率下输出电压是最大表明在该频率下输出电压是最大 值的值的 0.707倍，定义倍，定义 C为为RC高通滤波电路的截止频率。高通滤波电路的截止频率。3）故故 C C又称为半功率点。又称为半功率点。1）在相位上在相位上 超前超前 故故RC高通网络又称为超前网络。高通网络又称为超前网络。规定通频带规定通频带01
5、10.707幅频特性幅频特性01相频特性相频特性 12.2 串联谐振电路串联谐振电路12.2.1 串联谐振回路及其谐振时的特性串联谐振回路及其谐振时的特性1 1、串联谐振回路的谐振现象及谐振频率、串联谐振回路的谐振现象及谐振频率等效等效串联谐振回路串联谐振回路谐振是正弦稳态电路在特定条件下所产生的一种物理现象。谐振是正弦稳态电路在特定条件下所产生的一种物理现象。R、L、C串串联联电电路路，在在正正弦弦稳稳态态下下当当电电路路端端口口电电压压、电电流流同同相相时时，称称电路发生了串联谐振。电路发生了串联谐振。R,L,C串联串联电路电路ius电感线圈电感线圈电电容容器器实际串联谐振回路实际串联谐振
6、回路信信号号源源串联谐振回路的电路模型串联谐振回路的电路模型(1)谐振的定义：谐振的定义：(2)谐振条件及谐振频率谐振条件及谐振频率 串联谐振回路串联谐振回路 串联谐振电路的网络函数串联谐振电路的网络函数01/R导纳的幅频特性导纳的幅频特性0导纳的相频特性导纳的相频特性 谐振条件谐振条件谐振频率谐振频率谐振频率由回路参数本身确定谐振频率由回路参数本身确定2 2、串联谐振回路的参数、串联谐振回路的参数(1)谐振频率谐振频率(2)特性阻抗特性阻抗(3)回路的品质因数回路的品质因数Q一次参数：元件值，如一次参数：元件值，如 R、L、C二二次参数：由元件值约束的参数，如次参数：由元件值约束的参数，如
7、0 0 串联谐振回路串联谐振回路 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型3、发生串联谐振时的电路特性、发生串联谐振时的电路特性导纳最大导纳最大(即阻抗最小即阻抗最小)且为纯实数且为纯实数电流最大且与电压源电压同相电流最大且与电压源电压同相电阻两端电压等于电压源电压电阻两端电压等于电压源电压(4)谐振时的能量特性谐振时的能量特性信号源仅信号源仅提供电阻提供电阻所消耗的所消耗的能量。能量。串联谐振回路串联谐振回路电阻在一周内消耗的能量电阻在一周内消耗的能量信号源在一周内提供的能量信号源在一周内提供的能量任意时刻回路的总储能为常数，任意时刻回路的总储能为常数，磁场能与电场能相互交换。磁场能与电
8、场能相互交换。(5)谐振回路品质因数谐振回路品质因数Q的物理意义的物理意义电感线圈的品质因数电感线圈的品质因数QL电感线圈的最大储能电感线圈的最大储能线圈在一周内的损耗线圈在一周内的损耗电容器的品质因数电容器的品质因数QC电容器的最大储能电容器的最大储能电容器在一周内的损耗电容器在一周内的损耗例例1：图所示电路，调节电容使电路达到谐振，已知：图所示电路，调节电容使电路达到谐振，已知 串联谐振回路串联谐振回路调谐的方法调谐的方法此法多用在仪器上此法多用在仪器上(1)固定固定L L和和C，调节信号源的频率使，调节信号源的频率使用在电视机、收音机等的选频回路上。用在电视机、收音机等的选频回路上。(2
9、)(2)信号源的频率信号源的频率f f 固定固定,调调L L或或C使使 串联谐振回路串联谐振回路12.2.2 12.2.2 串联谐振回路的频率特性串联谐振回路的频率特性及选择性及选择性一）串联一）串联谐振回路的频率特性谐振回路的频率特性谐振回路为传输信号的通道谐振回路为传输信号的通道无线电信号都占有一定的频带无线电信号都占有一定的频带ff0f2f1 频率特性主要研究串联谐振回路中电流频率特性主要研究串联谐振回路中电流 I 及动态元件上及动态元件上的电压的电压 U 随失谐随失谐(即频率变化即频率变化)大小而变化的特性。大小而变化的特性。当当f f=f f0 时发生谐振时发生谐振当当 f f f
10、f0 时失时失谐谐 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型串联谐振电路在失谐状态下的电路特性串联谐振电路在失谐状态下的电路特性 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型当当 f f=f f0 时发生谐振时发生谐振f f f f0 时失谐时失谐/2/2 ()导纳的频率特性导纳的频率特性 0|Y()|1/R0|I()|US/R 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型反映电流随失谐大小变化的特性反映电流随失谐大小变化的特性电流超前电压的角度电流超前电压的角度(即导纳角）即导纳角）Q3=100Q2=50Q1=201相频曲线相频曲线Q2=50Q3=100Q1=201谐振曲线谐振曲线1Q越
11、大谐振曲线越尖锐越大谐振曲线越尖锐Q越大相频曲线越陡峭，谐振频率越大相频曲线越陡峭，谐振频率附近，相频特性曲线近似为直线。附近，相频特性曲线近似为直线。12.2.2 12.2.2 串联谐振回路的频率特性串联谐振回路的频率特性及选择性及选择性一）串联一）串联谐振回路的频率特性谐振回路的频率特性谐振回路为传输信号的通道谐振回路为传输信号的通道无线电信号都占有一定的频带无线电信号都占有一定的频带ff0f2f1 频率特性主要研究串联谐振回路中电流频率特性主要研究串联谐振回路中电流 I 及动态元件上及动态元件上的电压的电压 U 随失谐随失谐(即频率变化即频率变化)大小而变化的特性。大小而变化的特性。当当
12、f f=f f0 时发生谐振时发生谐振当当 f f f f0 时失时失谐谐 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型串联谐振电路在失谐状态下的电路特性串联谐振电路在失谐状态下的电路特性 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型当当 f f=f f0 时发生谐振时发生谐振f f f f0 时失谐时失谐/2/2 ()导纳的频率特性导纳的频率特性 0|Y()|1/R0|I()|US/R 串联谐振回路的相量模型串联谐振回路的相量模型反映电流随失谐大小变化的特性反映电流随失谐大小变化的特性电流超前电压的角度电流超前电压的角度(即导纳角）即导纳角）Q3=100Q2=50Q1=201相频曲线相频曲线
13、Q2=50Q3=100Q1=201谐振曲线谐振曲线1Q越大谐振曲线越尖锐越大谐振曲线越尖锐Q越大相频曲线越陡峭，谐振频率越大相频曲线越陡峭，谐振频率附近，相频特性曲线近似为直线。附近，相频特性曲线近似为直线。二二)串联谐振回路的选择性串联谐振回路的选择性 谐振回路选出所需要的信号而抑制不需要信号的能力称为谐振回路选出所需要的信号而抑制不需要信号的能力称为谐振回路的选择性。谐振回路的选择性。Q对选择性影响很大，对选择性影响很大，Q越大谐振曲线越尖锐，其选择性越强越大谐振曲线越尖锐，其选择性越强（但不一定越大越好）。（但不一定越大越好）。无线电信号都占有一定的频带无线电信号都占有一定的频带ff0f
14、2f1Q2=50Q3=100Q1=201谐振曲线谐振曲线112.2.3 12.2.3 串联谐振回路的通频带串联谐振回路的通频带一）通频带的定义一）通频带的定义 0.7071二）二）通频带与回路参数的关系通频带与回路参数的关系0.70710.7070.707三）三）Q与选择性的关系与选择性的关系 Q对选择性影响很大，对选择性影响很大，Q越大谐振曲线越尖锐，其选择越大谐振曲线越尖锐，其选择性越好（但实际中并非性越好（但实际中并非Q值值越高越好）。越高越好）。1Q2=50Q3=100Q1=20谐振曲线谐振曲线1实际电路要兼顾选择性与通频带实际电路要兼顾选择性与通频带12.2.4 电压传输函数电压传输
15、函数1）输出电压取自电容）输出电压取自电容2）输出电压取自电感）输出电压取自电感（设后一级输入阻抗无穷大）（设后一级输入阻抗无穷大）|Au|C和和|Au|L的频率特性的频率特性0|Au|C|Au|L12.2.5 12.2.5 信号源内阻和负载对串联谐振回路的影响信号源内阻和负载对串联谐振回路的影响一一)无载无载Q值与有载值与有载Q值值1)1)无载无载Q：串联谐振回路串联谐振回路信号源和负载对谐振电路均没有影响时的品质因数信号源和负载对谐振电路均没有影响时的品质因数考虑信号源内阻及负载电阻考虑信号源内阻及负载电阻后后谐振电路的品质因数谐振电路的品质因数谐谐振振电电路路负负载载信信号号源源RLCL
16、RsRLCLRs当当Qc=C Ri 10时时例例2 2：串联谐振电路由：串联谐振电路由L=200 H，QL=200的线圈及的线圈及C=200pF=200pF的的无无损耗电容组成，已知损耗电容组成，已知Us=10mV，信号源的，信号源的f=ff=f0 0。（1 1）信号源为理想电压源时，求）信号源为理想电压源时，求 0，UC 0，BW。（2 2）信号源内阻）信号源内阻Rs=5 5 时，求时，求UC 0，BW。（3 3）信号源内阻为）信号源内阻为Rs=5=5，输出电压取自电容，后一级输入阻，输出电压取自电容，后一级输入阻抗为抗为Ri i=200k=200k，求，求UC 0。RLCLRLCLRsRiRLC CLRs二二)减小减小RS及及 RL 对回路影响的方法对回路影响的方法L1CRLRSRLML1CRLRSL2此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢