电子线路10-2

电路分析基础,主讲：张红娟Email：zhhj2012年春,兰州大学信息科学与工程学院,2,第十章频率响应多频正弦稳态电路,10-1基本概念10-2再论阻抗和导纳10-3正弦稳态网络函数10-4正弦稳态的叠加10-5平均功率的叠加10-6RLC电路的谐振,兰州大学信息科学与工程学院,3,10-6RLC电路的频率响应、谐振,一、RLC串联电路的网络函数：,兰州大学信息科学与工程学院,4,10-6RLC电路的频率响应、谐振,一、RLC串联电路的网络函数：二阶网路函数1、幅频响应w=0,|Au|=0w=,|Au|=0若，即时，带通网络,兰州大学信息科学与工程学院,5,10-6RLC电路的频率响应、谐振,一、RLC串联电路的网络函数：2、相频响应w=0,qz=90w=,qz=-90,兰州大学信息科学与工程学院,6,10-6RLC电路的频率响应、谐振,二、带通网络的几个参数：1、谐振频率w=w0时，|Au|最大整个回路中的等效阻抗为：当，电抗为零，回路呈现纯电阻性，电压与电流同相，称此时电路发生了串联谐振，称为谐振频率。,兰州大学信息科学与工程学院,7,10-6RLC电路的频率响应、谐振,二、带通网络的几个参数：当电源频率等于w0时，电路发生谐振。达到谐振：(1)调节电源频率；(2)调节L、C参数（调谐）。2、半功率点频率w必须为正值，得到两个半功率点w1和w2：下半功率点：上半功率点：,兰州大学信息科学与工程学院,8,10-6RLC电路的频率响应、谐振,二、带通网络的几个参数：2、半功率点频率3、通频带4、中心频率中心频率定义为：RLC电路谐振频率一般不等于中心频率，但在高Q的情况下，中心频率约等于谐振频率。,兰州大学信息科学与工程学院,9,10-6RLC电路的频率响应、谐振,二、带通网络的几个参数：5、品质因数由于，所以故Q非常大时：,兰州大学信息科学与工程学院,10,10-6RLC电路的频率响应、谐振,二、带通网络的几个参数：5、品质因数Q值对谐振曲线尖锐程度的影响很大：Q值越高，谐振曲线的顶部越尖锐，即衰减得越厉害，说明Q值大的电路对不是谐振频率的其它频率的信号抑制能力很强，信号的选频性能好；而Q值越小，谐振曲线的顶部越圆钝，即衰减不多，说明电路对不是谐振频率的其它频率的信号抑制能力较差，电路的选频性能差。,兰州大学信息科学与工程学院,11,10-6RLC电路的频率响应、谐振,二、带通网络的几个参数：5、品质因数通频带是指电压衰减到最大电压的0.707倍为界限的一段频率范围。显然Q值越高，谐振曲线越尖锐，电路的选择性越好，但电路的通频带会因此变窄，从而容易造成传输信号的失真；而Q值越低，谐振曲线越平滑，电路的选择性能将因此而变差，但通频带越宽，传输的信号越不容易失真。谐振电路的选择性和通频带宽度是一对矛盾。选择性好的，通频带宽度窄；选择性差的，通频带就宽。实际应用时，须综合考虑两种因素的影响，选择合适的选择性和通频带。,兰州大学信息科学与工程学院,12,10-6RLC电路的频率响应、谐振,三、串联谐振的性质由电感L和电容C组成的，可以在一个或若干个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。在电子和无线电工程中，经常要从许多电信号中选取出我们所需要的电信号，同时把我们不需要的电信号加以抑制或滤除，为此就需要有一个选择电路，即谐振电路。另一方面，在电力工程中，有可能由于电路中出现谐振而产生某些危害，例如过电压或过电流。对谐振电路的研究，无论是从利用方面，或是从限制其危害方面来看，都有重要意义。,兰州大学信息科学与工程学院,13,10-6RLC电路的频率响应、谐振,三、串联谐振的性质谐振时电路的特点：1、电抗为零，阻抗最小；2、电流最大，电压电流同相；3、RLC的电压谐振时，电感电压与电容电压等值异号，都为输入电压有效值的Q倍。,兰州大学信息科学与工程学院,14,10-6RLC电路的频率响应、谐振,三、串联谐振的性质电感和电容吸收等值异号的无功功率，使电路吸收的无功功率为0。电场能量和磁场能量都在不断变化，但此增彼减，互相补偿，这部分能量在电场和磁场之间振荡，全电路电磁场能量总和不变；激励供给电路的能量全转化为电阻发热。为了维持振荡，激励必须不断供给能量补偿电阻的发热消耗，与电路中总的电磁场能量相比每振荡一次电路消耗的能量越少，电路的品质越好，,兰州大学信息科学与工程学院,15,10-6RLC电路的频率响应、谐振,三、串联谐振的性质串联谐振的情况下有可能会出现UL(UC)远远大于电源电压Us的现象。串联谐振又称为电压谐振。(a)接收器的调谐电路(b)等效电路收音机的输入电路就是一个由电感线圈(电阻为R)与可变电容器C组成的串联谐振电路。,兰州大学信息科学与工程学院,16,10-6RLC电路的频率响应、谐振,三、串联谐振的性质当不同电台所发出的不同频率的无线电信号被天线线圈L1接收后，经电磁感应作用，在线圈L上将感应出不同频率的电压e1(w1)、e2(w2)、e3(w3)等。这些电压就是RLC串联谐振电路的信号源。调节C，可以改变RLC串联谐振电路的固有频率w0，使它与欲选电台的频率w1相等，这时电路对e1(w1)信号的阻抗最小，因而在电容器两端可获得较高的输出电压，而对于e2(w2)、e3(w3)等信号的电波，RLC电路呈现出较高的阻抗Z，相应的电流很小，电容两端的输出电压也很小，这种情况相当于只有频率为w1的电磁波信号被输入电路接收并选择出来，而其他频率的信号不被输入电路所接收，所以收音机就能收到频率为w1的电台信号。,兰州大学信息科学与工程学院,17,10-6RLC电路的频率响应、谐振,三、串联谐振的性质RLC电路中，UC的最大值发生在什么时候？(谐振时，是否会有一个其它的频率，使得？)。,兰州大学信息科学与工程学院,18,10-6RLC电路的频率响应、谐振,四、RLC简单并联谐振：导纳为：,兰州大学信息科学与工程学院,19,10-6RLC电路的频率响应、谐振,四、RLC简单并联谐振：发生并联谐振时等效电纳为零：并联谐振的特点：1、导纳的模最小，B=0,Y=G,，电压最大，且与电流同相。2、并联谐振又称电流谐振。,兰州大学信息科学与工程学院,20,10-6RLC电