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1、9谐振电路 教学重点教学重点：掌握串、并联谐振电路的条件和特点，以及谐振电路选择性、品质因数和通频带之间的关系。教学难点：教学难点：理解谐振电路选频特性的原理。第1页/共23页9谐振电路9.1串联谐振电路串联谐振电路9.2电感线圈和电容器的并联谐振电路电感线圈和电容器的并联谐振电路单元小结单元小结第2页/共23页9.1串联谐振电路串联谐振电路一、谐振频率与特性阻抗一、谐振频率与特性阻抗二、串联谐振电路的特点二、串联谐振电路的特点三、串联谐振的应用三、串联谐振的应用第3页/共23页工作在谐振状态下的电路称为谐振电路，谐振电路在电子技术与工程技术中有着广泛的应用。谐振电路最为明显的特征是整个电路呈
2、电阻性，即电路的等效阻抗为 Z0=R，总电压与总电流同相。动画 8-8 串联谐振电路一、谐振频率与特性阻抗第4页/共23页RLC 串联电路呈谐振状态时，感抗与容抗相等，即 XL=XC，设谐振角频率为 0，则于是谐振角频率为由于 0=2 f0，所以谐振频率为 由此可见，谐振频率 f0 只由电路中的电感 L 与电容 C 决定，是电路中的固有参数，所以通常将谐振频率 f0 叫做固有频率。电路发生谐振时的感抗或容抗叫做特性阻抗，用符号 表示，单位为欧姆()。第5页/共23页1电路呈电阻性电路呈电阻性当外加电源 uS 的频率 f=f0 时，电路发生谐振，由于 XL=XC，则此时电路的阻抗达到最小值，称为
3、谐振阻抗 Z0 或谐振电阻 R，即 Z0=|Z|max=R2电流呈现最大电流呈现最大谐振时电路中的电流则达到了最大值，叫做谐振电流 I0，即二、串联谐振电路的特点第6页/共23页3电感电感 L 与电容与电容 C 上的电压上的电压串联谐振时，电感 L 与电容 C 上的电压大小相等，即 UL=UC=XL I0=XC I0=QUS式中 Q 叫做串联谐振电路的品质因数，即 RLC 串联电路发生谐振时，电感 L 与电容 C 上的电压大小都是外加电源电压 US 的 Q 倍，所以串联谐振电路又叫做电压谐振。一般情况下串联谐振电路都符合 Q 1 的条件。第7页/共23页串联谐振电路常用来对交流信号进行选择，例
4、如接收机中选择电台信号，即调谐。三、串联谐振的应用第8页/共23页如果以角频率 C 或 f 做为自变量，把回路电流做它的函数。电流大小 I 随频率 f 变化的曲线，叫做谐振特性曲线，如图 8-7 所示。图 8-7RLC 串联电路的谐振特性曲线 第9页/共23页当外加电源 uS 的频率 f=f0 时，电路处于谐振状态；当 f f0 时，称为电路处于失谐状态，若 f f0，则 XL f0，则 XL XC，电路呈感性。在实际应用中，规定把电流 I 范围在(0.7071I0 I I0)所对应的频率范围(f1 f2)叫做串联谐振电路的通频带(又叫做频带宽度)，用符号 B 或 f 表示，其单位也是频率的单
5、位。理论分析表明，串联谐振电路的通频带为第10页/共23页频率 f 在通频带以内(即 f1 f f2)的信号，可以在串联谐振电路中产生较大的电流，而频率 f 在通频带以外(即 f R，Q0 叫做谐振回路的空载 Q 值，实际电路一般都满足该条件。2谐振阻抗谐振阻抗 谐振时电路阻抗达到最大值，且呈电阻性。谐振阻抗为理论上可以证明 LC 并联谐振角频率 0 与频率 f0 分别为二、并联谐振电路的特点第17页/共23页3谐振电流谐振电流 电路处于谐振状态，总电流为最小值 谐振时 XL0 XC0，则电感 L 支路电流 IL0 与电容 C 支路电流 IC0 为 即谐振时各支路电流为总电流的 Q0 倍，所以
6、 LC 并联谐振又叫做电流谐振。当 f f0 时，称为电路处于失谐状态，对于 LC 并联电路来说，若 f f0，则 XL f0，则 XL XC，电路呈容性。第18页/共23页4通频带通频带 理论分析表明，并联谐振电路的通频带为 频率 f 在通频带以内(即 f1 f f2)的信号，可以在并联谐振回路两端产生较大的电压，而频率 f 在通频带以外(即 f f2)的信号，在并联谐振回路两端产生很小的电压，因此并联谐振回路也具有选频特性。第19页/共23页【例9】如图 9-6所示电感线圈与电容器构成的 LC 并联谐振电路，已知 R=10 ，L=80 H，C=320 pF。试求：(1)该电路的固有谐振频率
7、 f0、通频带 B 与谐振阻抗|Z0|；(2)若已知谐振状态下总电流 I=100 A，则电感 L 支路与电容 C 支路中的电流 IL0、IC0 为多少？解：(1)(2)IL0 IC0=Q0I=5 mA。第20页/共23页单元小结单元小结串联与并联谐振电路具有不同的特点，见表：串联与并联谐振电路具有不同的特点，见表：第21页/共23页适用于高内阻的信号源 适用于低内阻的信号源 对电源的要求 f f0 时，呈容性；f f0 时，呈感性；f f0 时，呈容性。失谐时阻抗性质通频带 IL IC QI0 UL=UC=QU，UR=U 元件上电压或电流 品质因数 谐振电流 谐振阻抗 谐振频率 XL XC XL=XC 谐振条件 电感线圈与电容器并联谐振电路 RLC 串联谐振电路 串、并联谐振电路比较第22页/共23页感谢您的观看。第23页/共23页