《电路》-c11-频率响应

电路分析基础第十一章电路分析基础第十一章电路分析基础第十一章111网络函数当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。频率特性电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。电路分析基础第十一章在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。DEFJJJRHE1112网络函数HJ的物理意义策动点函数线性网络JIJU111网络函数1111网络函数H（J）的定义电路分析基础第十一章JJJIUH策动点阻抗策动点导纳激励是电流源，响应是电压激励是电压源，响应是电流JJJUIH线性网络JIJU转移函数传递函数J1U线性网络J2UJ1IJ2I111网络函数电路分析基础第十一章转移导纳转移阻抗转移电压比转移电流比激励是电压源激励是电流源J1U线性网络J2UJ1IJ2IJJJ12IUHJJ12UIHJJJ12UHJJJ12II111网络函数电路分析基础第十一章HJ与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。HJ是一个复数，它的频率特性分为两个部分模与频率的关系|J|H幅频特性幅角与频率的关系J相频特性网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。111网络函数电路分析基础第十一章例111图示电路的网络函数2S/IUS/LUU和LU1U2J_J2I1I2I解列网孔方程解电流2I12S2J2IIU0J4221IIS224JJ6UI2S22/4J6IUS2J2/4J6L111网络函数电路分析基础第十一章以网络函数中J的最高次方的次数定义网络函数的阶数。JJJEHR由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应，即有JJJERH111网络函数电路分析基础第十一章112RLC串联电路的谐振谐振是正弦电路在特定条件下产生的一种特殊物理现象。谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛应用，研究电路中的谐振现象有重要实际意义。含R、L、C的一端口电路，在特定条件下出现端口电压、电流同相位的现象时，称电路发生了谐振。1121谐振的定义R,L,C电路UIRZIU电路分析基础第十一章XRXXRCLRZCLJJ1J1122串联谐振的条件谐振角频率谐振频率。时，电路发生谐振当1000CLXIRJL_CJ1U112RLC串联电路的谐振01LC012FLC电路分析基础第十一章串联电路实现谐振的方式1LC不变，改变2电源频率不变，改变L或C常改变C。0由电路参数决定，一个RLC串联电路只有一个对应的0,当外加电源频率等于谐振频率时，电路发生谐振。1123RLC串联电路谐振时的特点阻抗的频率特性|1JZCLRZ112RLC串联电路的谐振电路分析基础第十一章RXRXXRCLCL111TGTG1TG2222221|XRXXRCLRZCLX|Z|XLXCR0ZO0O/2/2112RLC串联电路的谐振电路分析基础第十一章ZJ频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述容性区感性区电阻性00J0JXJZRJZLIM000J0JXRJZ000J0JXJZRJZLIM01I（）谐振时U与同相入端阻抗为纯电阻，即ZR，阻抗值|Z|最小。电流I和电阻电压UR达到最大值I0U/RU一定。112RLC串联电路的谐振电路分析基础第十一章相当于短路。LCUUCL,02LC上的电压大小相等，相位相反，串联总电压为零，也称电压谐振，即UUR，上电源电压全部加在电阻LUCURI00XUUCL_RULCUIRJL_CJ1U112RLC串联电路的谐振电路分析基础第十一章UQRULILULJJJ00UQRULCIUCJJJ00QUUUCLRCLRRLQ10当W0L1/W0CR时，Q1ULUCQUU3谐振时出现过电压112RLC串联电路的谐振电路分析基础第十一章4谐振时的功率PUICOSUIRI02U2/R，电源向电路输送电阻消耗的功率，电阻功率达最大。0SINCLQQUIQ2002002001,LIICQLIQCL电源不向电路输送无功。电感中的无功与电容中的无功大小相等，互相补偿，彼此进行能量交换。_PQLCR112RLC串联电路的谐振电路分析基础第十一章113RLC串联电路的频率响应研究物理量与频率关系的图形（谐振曲线）可以加深对谐振现象的认识。1131的频率响应JJJSRUUH1JJJJSRCLRRUUH为比较不同谐振回路，令0电路分析基础第十一章SJ1J11JJ1JRRURHURLQC1JARCTANQ|J|COSJRH幅频特性相频特性Q10Q1Q051J1JSRUUO113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章在谐振点响应出现峰值，当偏离0时，输出下降。即串联谐振电路对不同频率信号有不同的响应，对谐振信号最突出响应最大，而对远离谐振频率的信号具有抑制能力。这种对不同输入信号的选择能力称为“选择性”。谐振电路具有选择性谐振电路的选择性与Q成正比Q越大，谐振曲线越陡。电路对非谐振频率的信号具有强的抑制能力，所以选择性好。因此Q是反映谐振电路性质的一个重要指标。113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章谐振电路的有效工作频段半功率点声学研究表明，如信号功率不低于原有最大值一半，人的听觉辨别不出。12022011121070770702/1JRHJ1JSRUUQ10Q1Q05O113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章12通频带规定了谐振电路允许通过信号的频率范围。是比较和设计谐振电路的指标。通频带可以证明1012012QHDB20LOG10UR（J）/US（J1）20LG07073DB定义3分贝频率113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章1132以UL与UC为输出的H频率特性22C111CLRCZCUUHC22L1|CLRLZLUUHL2222L111QQH2222C1QQUH113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章1C1CH0C170704112C2CQQQQH0DD0DDCLHHHL与HC的极值点令2C2211QC30C3CH01C3L10L1LH12222QQC2L21C2CL2LHHC1L311L3LH113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章1C2L2OUL/UUC/U1UL/UUC/UC2，UC获最大值；L2，UL获最大值。且UCC2ULL2。2/1Q当Q越高，L2和C2越靠近1，同时峰值增高。JCHJLH为低通函数，为高通函数；113RLC串联电路的频率响应电路分析基础第十一章1141G、C、L并联电路LC101JLCGY114RLC并联谐振电路谐振角频率|Y|0OG谐振特点入端导纳为纯电导，导纳值|Y|最小，端电压达最大。_SIGCLU电路分析基础第十一章0OUIS/GCILISGIIULC上的电流大小相等，相位相反，并联总电流为零，也称电流谐振，即SSCIQGICCUIJJJ00SSLIQGICLUIJJJ/00IL0IC0QIS_SIGCLU114RLC并联谐振电路电路分析基础第十一章谐振时的功率LUCUQQCL0220GUUIP/2LCGGLGCQ1100品质因数0CQQL114RLC并联谐振电路电路分析基础第十一章1142电感线圈与电容器的并联谐振实际的电感线圈总是存在电阻，因此当电感线圈与电容器并联时，电路如图CLR（1）谐振条件LRCYJ1JJ2222LRLCLRRBGJ020200RLC114RLC并联谐振电路201RLCL电路分析基础第十一章电路发生谐振是有条件的，在电路参数一定时，满足可以发生谐振时,即CLRLRLC,012一般线圈电阻RL，则等效导纳为LC101JJ22222LCLRLRLCLRRY谐振角频率114RLC并联谐振电路电路分析基础第十一章（2）谐振特点电路发生谐振时，输入阻抗很大；电流一定时，端电压较高支路电流是总电流的Q倍，设RLCILI0IU00IQIIICL114RLC并联谐振电路2220000RLLLZRRRCR电路分析基础第十一章115波特图对电路和系统的频率特性进行分析时，为了直观地观察频率特性随频率变化的趋势和特征，工程上常采用对数坐标来作频响曲线，这种用对数坐标描绘的频率响应图就称为频响波特图。解改写网络函数为例画出网络函数的波特图。200JJJ2J10H1110JJ1J21J1010J90TAN2TAN101J21J10H200JJJ2J10H电路分析基础第十一章因此对数模（单位分贝）DB20LG1020LGJ20LG1J20LG1J210H0010212102010020020HDB/DB20LG1020LGJ20LG1J/220LGJ/10120A幅频波特图幅频波特图115波特图电路分析基础第十一章相位（单位度）1190TANTAN210B010212102010020090。90。0。90。TAN12TAN110相频波特图相频波特图115波特图电路分析基础第十一章116滤波器简介滤波器工程上根据输出端口对信号频率范围的要求，设计专门的网络，置于输入输出端口之间，使输出端口所需要的频率分量能够顺利通过，而抑制或削弱不需要的频率分量，这种具有选频功能的中间网络，工程上称为滤波器。有源滤波器利用有源元件运算放大器构成的滤波器称为有源滤波器。电路分析基础第十一章滤波电路的传递函数定义滤波电路UIUOIOUUH滤波电路分类按所处理信号分模拟和数字滤波器按所用元件分无源和有源滤波器按滤波特性分高通滤波器（HPF）低通滤波器（LPF）带通滤波器（BPF）带阻