项目二 谐振电路的及应用.ppt

学习情境二交流稳态电路的分析与实践,项目二谐振电路的分析及应用,职业技能目标：,项目教学目标,*会仿真RLC串联谐振电路并能完成电路的测试；*会仿真并联谐振电路并能完成电路的测试。,职业知识目标：,项目教学目标,*理解串联谐振和并联谐振的概念；*掌握串联谐振与并联谐振的条件、特性及应用。,职业素质目标：,*具有认真仔细的学习态度、工作态度和严格的组织纪律。*具有规范意识、安全生产意识和敬业爱岗精神。*具有独立学习能力、拓展知识能力以及承受压力能力。*具有良好沟通能力、良好团队合作能力和创新精神。,项目教学目标,任务一RLC串联谐振电路及其测量,一、工作任务,一、构建RLC串联谐振仿真电路,运用MATLAB软件的simulink功能，按照图2-2-1构建RLC串联谐振仿真电路。,图2-2-1RLC串联谐振仿真电路,一、工作任务,二、RLC串联谐振电路仿真测量,保持元件参数以及电压源不变，改变电源频率。电压Um=10V，调节频率以2MHz为中心在13MHz之间改变，得RLC串联谐振时电流与电压仿真波形分别如图2-2-2、图2-2-3所示。,图2-2-2RLC串联谐振电路电流仿真波形,一、工作任务,二、RLC串联谐振电路仿真测量,思考：在这个仿真实验过程中发现什么样的规律？,二、知识链接,一、谐振现象二、串联电路的谐振条件三、串联谐振的基本特征,在正弦交流电路中，具有电感和电容不含独立源的一端口网络，在一定条件下出现端口电压与端口电流同相的现象，称为谐振。,一、谐振现象,RLC串联电路发生的谐振称为串联谐振。,二、串联电路的谐振条件,RLC串联电路复阻抗,其中,若电源电压与电流同相位，则,电路发生串联谐振。,串联谐振的条件,(2-2-1),(2-2-2),(2-2-3),失谐：避免电路谐振的方法；,调谐：实现电路谐振的方法。,失谐与调谐可以从三个方面考虑实现：,(1)串联谐振时，由于,三、串联谐振的基本特征,电路中阻抗最小且为纯电阻，即,(2)串联谐振时，由于,感抗与容抗相等并等于,电路的特性阻抗，即,(3)若串联谐振电路中的电压一定，由于阻抗最小，因此电流达到最大，且与电压同相位，即,串联揩振时，各量的相位关系如图所示。,谐振时电感线圈和电容两端的电压可以比电源电压大几十到几百倍，所以又叫电压谐振。,(4)串联谐振时，在L和C两端出现过电压现象，即,三、串联谐振的基本特征,定义品质因数,仅与电路参数有关,串联谐振也称“电压谐振”,【例2-2-1】试求R=20，L=250H，C=10pF，串联电路的谐振频率、特性阻抗和品质因数。若端口正弦交流电压的有效值为10mV，试求谐振时电流、电感电压和电容电压的有效值。,解：,频率特性曲线和电流谐振曲线：,1、阻抗谐振曲线,0,X0,电路呈感性。,频率特性曲线,回路中电流幅值与外加电压频率之间的关系曲线称为电流谐振曲线。,2、电流谐振曲线,通频带当电流为谐振电流I0的时，对应频率为1与2，2-1称为回路的通频带，其绝对值为,=2-1或f=f2-f1,通频带与回路的品质因素Q成反比，Q愈高，谐振曲线愈尖锐，回路的选择性愈好，但通频带愈窄。因此，对串联振荡回路来说，两者存在着矛盾。,Q=50,Q=100,Q=200,任务二并联谐振电路及其测量,一、工作任务,一、构建并联谐振仿真电路,运用MATLAB软件的simulink功能，按照图2-2-15构建RL串联与C并联的仿真电路。,图2-2-15RL串联与C并联仿真电路,一、工作任务,二、并联谐振电路仿真测量,保持元件参数以及电压源不变，改变电源频率。电压Um=10V，调节电源频率以2MHz为中心在13MHz之间改变，得并联谐振电路电压与电流仿真波形分别如图2-2-16、图2-2-17所示。,图2-2-16并联谐振电路电压仿真波形,一、工作任务,思考：在这个仿真实验过程中发现什么样的规律？,二、并联谐振电路仿真测量,图2-2-17并联谐振电路电流仿真波形,三、知识链接,一、并联电路的谐振条件二、并联谐振的基本特征,一、并联电路的谐振条件,图2-2-18并联谐振图,串联谐振,当R较大时，Q较小，影响选择性,(a)图复导纳,式中,若,，电路发生并联谐振，则有,，即,并联谐振的条件是：感纳等于容纳。,并联谐振的角频率,若,，则,(2-2-10),(2-2-12),(1)并联谐振时，电路中阻抗最大，电路呈高阻抗特性。,二、并联谐振的基本特征,(2)并联谐振时，谐振特性阻抗,(3)并联谐振时，若端电压一定时，由于电路呈高阻抗，电路总电流最小，且与电压同相位。,三、并联谐振的基本特征,总电流,于是可得,并联谐振时电压、电流的相量图如图2-2-18(b)所示。,二、并联谐振的基本特征,(4)并联谐振时，电感支路电流与电容支路电流近似相等并为总电流的Q倍，即,品质因数：谐振时的容纳（或感纳）与输入电导G的比值。,所以,因为,当Q1时，出现部分电流大于总电流现象，并联谐振也称“电流谐振”。,【例2-2-2】RL串联再与C并联的电路中，已知R=10，L=0.127mH，C=200pF，谐振时总电流I0=0.1mA，求：(1)品质因数Q；(2)谐振