《RLC串联谐振特性》PPT课件.ppt

RLC串联谐振电路的特性 研 究,RLC电路阻抗,实验原理,品质因素Q,通频带,RLC串联谐振的条件,RLC电路阻抗,C,L,R,交流电路总阻抗：,实部为电阻，虚部为电抗,在具有电阻、电感和电容的电路里，对交流电所起的阻碍作用叫做阻抗，阻抗单位。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗。电抗包括容抗和感抗，电抗单位 。,阻抗是电阻与电抗在向量上的和。对于一个具体交流电路，阻抗是随着电源频率f变化而变化。,电容的容抗：,电感的感抗：,“通高频、阻低频”,“通低频，阻高频”,RLC电路阻抗,容抗和感抗，其值大小与交流电频率有关系，频率愈高则容抗愈小感抗愈大，频率愈低则容抗愈大而感抗愈小。 电感上的电压UL与电容上的电压UC相位相差180。阻抗是电阻与电抗在向量上的和。,或,其谐振频率为：,RLC串联谐振的条件,谐振时电路的感抗与容抗有效值相等,谐振角频率 (resonant angular frequency),谐振频率 (resonant frequency),谐振周期 (resonant period),f0称为RLC电路的固有谐振频率，它只与电路的参数有关，与信号源无关。由此使RLC串联电路发生谐振的条件 （1）L C 不变，改变 w 。 （2）电源频率不变，改变 L 或 C ( 常改变C )。,RLC串联谐振的条件,RLC串联电路谐振时的特点,(2) 入端阻抗Z为纯电阻，即Z=R。电路中阻抗值|Z|最小。,(3) 电流I达到最大值I0=U/R (U一定)。,(4) LC上串联总电压为零，即,因此串联谐振又称电压谐振。,P=RI02=U2/R，电阻功率达最大。,即L与C交换能量，与电源间无能量交换。,(5) 功率,特性阻抗和品质因数,1. 特性阻抗 (characteristic impedance) ,单位：,与谐振频率无关，仅由电路参数决定。,2. 品质因数(quality factor)Q,它是说明谐振电路性能的一个指标，同样仅由电路的参数决定。,无量纲,谐振时的感抗或容抗,(a) 电压关系：,品质因数的意义：,即 UL0 = UC0=QU,表明谐振时的电压放大倍数。,例：,某收音机 C=150pF，L=250H，R=20,如信号电压10mV , 电感上电压650mV 这是所要的。,电子工程中,常利用高品质因数的串联谐振电路来放大电压信号。 电力工程中则需避免发生高品质因数的谐振，以免因过高电压损坏电气设备。,品质因素Q,边动手边思考: 在L、C一定的情形下，R值大小对串联谐振电路的Q值的影响怎样?,Q值越大，谐振曲线越尖锐.,Q大,Q小,Q值标志谐振电路的性能,f,f1 f0 f2,通频带宽度,通频带,电源的频率超过通频带范围时，电路对信号的衰减作用大，响应明显变小，通频带越宽，滤波性能就越差。,通频带f越小（Q越大），谐振曲线越尖锐，电路的选择性越好。,思考题,、概括RLC谐振电路的特性，并阐述谐振电路的作用.,2、为什么串联谐振称为电压谐振？,Q1:,谐振时电路的感抗与容抗有效值相等,谐振时电路的阻抗有最小值（Z=R），电路总电压为电阻电压，电路为纯电阻，电流有最大值，这种现象称为RLC串联谐振。,RLC串联电路中，谐振频率f0为,电路中电感上的电压UL与电容上的电压UC有效值相等，相位相差180，谐振时UL与UC有效值是激励电压U的Q倍，即UL=UC=QU。,RLC串联电路作用,RLC串联电路作用,在无线电接收设备中用来选择接收信号 电路对非谐振频率的信号衰减作用大，广播电台以不同频率的电磁波向空间发射自己的讯号，调节收音机中谐振电路的可变电容，可将不同频率的各个电台分别接收。,在电子技术中用来获取高频高压 对于一般实用的串联谐振电路，R很小且常用L的电阻（即电感线圈导线内阻）代替，Q值很高，从几十到上千，谐振时电感和电容上的电压很高。如回旋加速器的加速极就是这样一个电路，Q值很高，就是用其谐振电压对粒子进行加速。,Q1:,RLC串联电压谐振,串联时，电流只有一个回路，电流大小等于回路电压除以阻抗。电流不可能大于电源输出电流（等于该电流）。而电容和电感上的电压互为相反，回路电压等于这两个电压差值加上电阻压降。因此串联谐振是电压谐振而不是电流谐振。 并联时，负载电压只有一个，电流回路有两个，电压与电源相同，电容电流与电感电流的差值等于电源电流。因此这是电流谐振。,Q2:,在串联谐振发生时，电容或电感上的电压约等于外加电压的Q倍。但是当你将负载并联到电容或电感上时，电路的Q值将大大下降，这时在电路中计算时就不能用原来的空载Q值，而要用“有载Q值”，有载Q可能小于1！ 在串联谐振电路中，电感和电容的电压数值相等，方向相反。 理论上是无穷大,不过实际中由于二极管的压降,共频和负载等原因会使其电压大大缩减, 变压器的基本原理是电磁感应原理,在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2N2 ，V1V2 ，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器 谐振变压