第九章 交流电路的频率特性

第九章交流电路的频率特性,山东大学信息科学与工程学院,内容提要,RC电路的频率特性RLC串联谐振电路RLC并联谐振电路,本章重点：分析典型动态电路在不同频率激励下的响应特性及其作用。,9-1RC电路的频率特性,频率特性（频率响应）电路响应随激励信号的频率而变化的特性。网络函数：响应相量与激励相量之比,动态电路,输入端口,输出端口,幅频响应,相频响应,动态电路的网络函数反映了电路的功能：滤波器、选频器等。,9-1-1RC低通网络,网络函数,9-1-1RC低通网络,网络功能（低通滤波电路）,截止频率半功率点,9-1-2RC高通网络,网络函数,9-1-2RC高通网络,网络功能（高通滤波电路）,截止频率半功率点,9-2谐振电路,谐振的概念二端网络的等效阻抗与等效导纳一般情况下，等效电抗和等效电纳不为零，电路呈现一定的容性（）或感性（）。谐振：当电感、电容和正弦角频率满足一定条件时，电路的等效电抗和等效电纳均为零，电路呈现纯电阻性。这种现象称作“谐振”。,动态电路,9-2谐振电路,典型谐振电路：RLC串联谐振电路、RLC并联谐振电路。谐振的应用：正弦信号发生、选频电路。有时要避免谐振的发生，如放大电路。,9-2-1串联谐振电路,RLC串联谐振电路模型电路的等效阻抗,RLC串联谐振电路,电路的等效电抗随角频率而变,电路呈容性,电路呈感性,电路呈电阻性，发生谐振,RLC串联谐振电路,谐振角频率电路发生谐振时的角频率（弧度/秒）自然谐振频率（赫兹）谐振电路的特性阻抗发生谐振时，电路的感抗或容抗,RLC串联谐振电路,谐振时的电路状态电流相量激励源输出的复功率电阻端电压,电流有效值达到最大值；电压、电流同相位；,激励源仅输出有功功率，不需要输出无功功率。,激励源电压全部落于电阻上。,RLC串联谐振电路,谐振时的电路状态电阻吸收的复功率电感端电压与电容端电压,激励源输出的功率全部被电阻吸收。,电感、电容端电压大小相等，方向相反，二者叠加后相互抵消；,RLC串联谐振电路,谐振时的电路状态电感与电容吸收的复功率,（吸收无功）,（输出无功）,电感吸收的无功与电容输出的无功数值相等，达到无功平衡。从能量转换角度解释为：电容、电感不耗能，二者之间的电场能量与磁场能量进行周期性的相互转换（振荡）。,RLC串联谐振电路,谐振电路的品质因数,谐振时，电容/电感电压有效值为激励源电压有效值的Q倍，极小的激励电压可以产生很大的电容/电感电压；从能量角度，品质因数Q越大，维持电容电感间能量交互（振荡）所消耗的能量越小。,RLC串联谐振电路,RLC串联电路频率特性,品质因数Q越大，电路选频特性越强。,9-2-2并联谐振电路,RLC并联谐振电路模型电路等效导纳,RLC并联谐振电路,电路的等效电纳,电感、电容保持不变时，电纳随角频率而变化,电路呈感性,电路呈容性,电路呈电阻性，发生谐振,RLC并联谐振电路,谐振角频率电路发生谐振时的角频率自然谐振频率谐振电路的特性阻抗,RLC并联谐振电路,谐振时的电路状态电压相量激励源输出的复功率电阻电流,电压电流同相位；电压有效值达到最大值。,激励源仅输出有功功率，不需要输出无功功率。,激励电流全部流过电阻支路,RLC并联谐振电路,谐振时的电路状态电阻吸收的复功率电感电流与电容电流,激励源输出的功率全部被电阻吸收,电感、电容电流大小相等，方向相反，二者叠加后相互抵消。,RLC并联谐振电路,谐振时的电路状态电感与电容吸收的复功率,吸收无功,输出无功,电感吸收的无功与电容输出的无功数值相等，达到无功平衡。从能量转换角度解释为：电容、电感不耗能，二者之间的电场能量与磁场能量进行周期性的相互转换（振荡）。,RLC并联谐振电路,谐振时的电路状态谐振电路的品质因数,谐振时，电容/电感电流有效值为激励源电流有效值的Q倍，极小的激励电流可以产生很大的电容/电感电流；从能量角度，品质因数Q越大，维持电容电感间能量交互（振荡）所消耗的能量越小。,RLC并联谐振电路,RLC并联电路频率特性,品质因数Q越大，电路选频特性越强。,RLC谐振电路小结,串联谐振与并联谐振的对偶性串联谐振产生高