第10章-频率响应--多频正弦稳态电路...ppt

第十章频率响应多频正弦稳态电路,10-1基本概念,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,10-2再论阻抗和导纳,10-3正弦稳态网络函数,在正弦交流电路中，由于电感元件的感抗和电容元件的容抗都与频率有关，当电源电压或电流(激励)的频率改变时，感抗和容抗将随着激励的频率的改变而改变，既使激励的大小不变，在电路中各部分所产生的电压和电流(响应)的大小和相位也将发生变化。电路响应随激励频率变化的关系称为电路的频率响应。,10-1基本概念,多频正弦稳态电路就是多个不同频率激励下的稳态电路。,多频正弦稳态电路的分析仍可采用相量法，但只能逐个频率分别处理，最后再用叠加方法求得结果。,一、无源单口网络阻抗的性质,N0w,10-2再论阻抗和导纳,阻抗模|Z|可以确定无源单口网络端口上电压有效值与电流有效值的比值关系；由阻抗角Z可以确定端口上电压与电流的相位关系。,确定了无源单口网络的阻抗Z，也就确定了无源单口网络在正弦稳态时的表现。,同理，确定了无源单口网络的导纳Y，也就确定了无源单口网络在正弦稳态时的表现。,解：,例：电路如图，求ab端输入阻抗。,Z(jw)=R(w)+jX(w),阻抗的实部和虚部都是频率的函数。实部称为电阻量，它并不一定只由网络中的电阻所确定；虚部称为电抗分量，它并不一定只由网络中的动态元件所确定。,j=90纯电感电路,j=90纯电容电路,j=0纯电阻电路,0j90电感性电路,90j0电容性电路,RC电路：对所有频率都是电容性电路。,RL电路：对所有频率都是电感性电路。,RLC电路：某些频率是电容性；某些频率是电感性；某个频率是纯电阻性（谐振状态）。,LC电路：对某些频率是纯电感性;对某些频率是纯电容性。,阻抗的模|Z|和辐角Z都是频率的函数。,根据网络的输入阻抗Z(jw)，即可确定单口网络在各个不同频率下的正弦稳态表现。因此，单口网络的阻抗函数Z(jw)可用于研究该网络的频率响应。,输入阻抗Z(jw)可看作激励电流10A所产生的电压响应。,Z与频率w的关系称为阻抗的频率特性。|Z|与频率w的关系称为阻抗的幅频特性。与频率w的关系称为阻抗的相频特性。幅频特性和相频特性通常用曲线表示。,二、无源单口网络导纳的性质,=|Y|Y,Y=90纯电容电路,Y=90纯电感电路,Y=0纯电阻电路,0Y90电容性,90R1,I0,0.707I0,f0,f2,f1,通频带f2f1,10.6.1串联谐振,串联谐振电路的品质因数Q,品质因数Q用于表明电路谐振的程度，无量纲。,由,得,可见品质因数Q完全由电路的元件参数所决定。,UC=UL=QUR=QU,串联谐振又称电压谐振。,只能取正值,解：,谐振角频率,UL=0LI=1050.11035=50V,解2：,UL=QU=510=50V,1.如果天线上接收的信号有三个，其频率分别为：f1=820103Hz、f2=620103Hz、f3=1200103Hz。要收到f1=820103Hz信号节目,电容器的电容C应调节到多大？,对f1发生谐振时，在L2中产生的三个信号电流各是多少毫安？对频率为f1的信号在电感L2上产生的电压是多少伏？,2.如果接收的三个信号幅值均为10V,在电容调变到,例2：图示电路中,电感L2=250H,其导线电阻R=20。,例2：图示电路中，电感L2=250H,其导线电阻R=20。,解：1.,C=150pF,要收听频率为f1信号的节目，应该使谐振电路对f1发生谐振，即,2.,当C=150pF,L2=250H时，,L2C电路对三种信号的电抗值不同,如下表所示,UL=(XL/R)U=645V,信号f1、f2在电感L2上的电压不到20V，而对f1信号则放大了64.5倍!,C=150pF，L2=250H,设u=Umcost,GLC并联电路,10.6.2并联谐振,并联谐振条件：,并联谐振频率,即XL=XC,10.6.2并联谐振,并联谐振电路特征,(2)电流I为最小值，I0=U/R,(1)电路呈电阻性，Z=R最大，Y最小。,(3)支路电流IL或IC可能会大于总电流I。,f0,I,所以并联谐振又称电流谐振。,I0,并联谐振曲线,10.6.2并联谐振,并联谐振电路的品质因数,并联谐振频率,例1:GLC并联电路中，已知R=1k、L=0.5H、C=50F，求此电路的谐振频率f0，谐振时的品质因数Q。若外施电流源电流有效值为10mA，试求：各支路电流和电压的有效值。,解：,品质因数,例2：求电路的谐振角频率。,解：写出阻抗的表达式,令Z的虚部为零,故有,解：,例4(思考题10-5)当时，哪些电路相当于短路，哪些相当于开路？,(a),(b),(c),(d),短路,开路,短路,短路,(P142),解：,四、(10分)在正弦稳态电路中，已知：uS=20costV，电流表A1、A2的示数均为有效值，A2的示数为0，uS与i同相。（1）求电容C1的值；