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1、第第9 9章章 电路的频率特性电路的频率特性9.1 9.1 电路的频率特性电路的频率特性9.2 RC9.2 RC电路的频率特性电路的频率特性9.3 9.3 谐振电路谐振电路9-19-1电路的频率特性与网络函数电路的频率特性与网络函数 前述电路中前述电路中,电路的激励均是直流信号或是单一电路的激励均是直流信号或是单一频率的正弦信号。但在实际电路中频率的正弦信号。但在实际电路中,激励信号通常是激励信号通常是很复杂的很复杂的,由许多不同频率的正弦信号组成由许多不同频率的正弦信号组成,即信号具即信号具有一定的频率范围有一定的频率范围,而动态元件的阻抗对不同频率的而动态元件的阻抗对不同频率的信号又呈现不
2、同的阻抗信号又呈现不同的阻抗,所以讨论电路在不同频率下所以讨论电路在不同频率下的响应具有重要的实际意义。的响应具有重要的实际意义。本章首先介绍电路频率响应的概念本章首先介绍电路频率响应的概念,然后重点讨然后重点讨论论RCRC电路的频率特性和电路的频率特性和RLCRLC串、并联谐振电路的特串、并联谐振电路的特征征。电路的频率特性用正弦稳态电路的电路的频率特性用正弦稳态电路的网络函数网络函数来描来描态态,定义为响应相量与激励相量之比。即定义为响应相量与激励相量之比。即H(j)是是的复值函数的复值函数,可写为可写为称为电路的幅频特性称为电路的幅频特性 电路的相频特性电路的相频特性 网络函数有多种不同
3、的含义网络函数有多种不同的含义:若响应相量与激励相量属于同一端口若响应相量与激励相量属于同一端口,所研究的网所研究的网络函数称为络函数称为策动点函数策动点函数,它包括策动点阻抗和导纳它包括策动点阻抗和导纳 若响应相量与激励相量属于不同端口若响应相量与激励相量属于不同端口,所研究的网所研究的网络函数称为络函数称为转移函数转移函数或或传输函数传输函数,它包括转移阻抗函数、它包括转移阻抗函数、转移导纳函数转移导纳函数 、电压传输函数、电压传输函数 、电流传输函数、电流传输函数 9-2 RC9-2 RC电路的频率特性电路的频率特性9-2-1 RC9-2-1 RC低通网络低通网络 由由RCRC元件按不同
4、方式组成的电路能起到选频或滤元件按不同方式组成的电路能起到选频或滤波的作用波的作用,在通信和无线电技术中得到了广泛的应用。在通信和无线电技术中得到了广泛的应用。按照所选频段的不同按照所选频段的不同,RC,RC网络可分为高通、低通、带网络可分为高通、低通、带通和带阻四种基本类型。本节主要讨论这四种通和带阻四种基本类型。本节主要讨论这四种RCRC网网络的电路形式、幅频和相频特性。络的电路形式、幅频和相频特性。RR幅频特性幅频特性:相频特性相频特性:对应幅频特性曲线和相频特性曲线如图所示对应幅频特性曲线和相频特性曲线如图所示 令令则当则当时时,有有称称 为截止频率为截止频率 幅频特性幅频特性:相频特
5、性相频特性:9-2-3 RC9-2-3 RC带通网络带通网络 RR上截止频率上截止频率 下截止频率下截止频率 通频带通频带 由此可得到谐振频率由此可得到谐振频率 RLCRLC串联谐振电路发生谐振时的特征串联谐振电路发生谐振时的特征(1)(1)谐振时对应的阻抗最小谐振时对应的阻抗最小,而且是纯阻而且是纯阻,电压与电电压与电流同相位流同相位(2)(2)电流在谐振时达到最大值电流在谐振时达到最大值(3)(3)谐振时各元件电压的相位关系为谐振时各元件电压的相位关系为电路的品电路的品质因数质因数Q 它表示谐振时电容或电感元件上的电压是电源电它表示谐振时电容或电感元件上的电压是电源电压的压的Q倍倍 当当时
6、时,和和都高于电源电压都高于电源电压,故串联故串联谐振又称为电压谐振谐振又称为电压谐振9-3-2 RLC9-3-2 RLC并联谐振电路并联谐振电路 R电路的输入阻抗电路的输入阻抗Z Z为为通常线圈的电阻很小通常线圈的电阻很小 若若 则则称电路发生了谐振称电路发生了谐振,谐振频率为谐振频率为并联谐振具有如下特征并联谐振具有如下特征:(1)(1)谐振时谐振时,电路的阻抗最大电路的阻抗最大,而且为纯阻而且为纯阻 (2)电路中的电流在谐振时达到最小值电路中的电流在谐振时达到最小值(3)(3)谐振时谐振时,各支路电流为各支路电流为因为因为,所以所以并联谐振也称为电流谐振并联谐振也称为电流谐振 阻抗和电流随频率变化的曲线阻抗和电流随频率变化的曲线