电路的频率响应

1、第11章 电路的频率响应教研室：基础教研室 教师姓名： 课程名称电路（二）授课专业及班次授课内容网络函数概念，RLC串联谐振的条件、频率、和特点。RLC串联电路的频率特性。RLC并联电路的谐振及频率特性。波特图，滤波器。授课方式及学时讲授、讨论，4学时目的要求熟练掌握RLC串联谐振的条件、频率、和特点。掌握网络函数概念，RLC并联谐振的条件、频率、和特点。了解二阶网络函数的频率特性。重点与难点重点：RLC串联谐振的条件、频率、和特点。难点：RLC串联电路的频率特性，二阶网络函数的频率特性。讲授内容及时间分配（1）网络函数概念，RLC串联谐振的条件、频率、和特点。RLC串联电路的频率特性。（2学

2、时）、（2）RLC并联电路的谐振及频率特性，波特图，滤波器。（2学时）教 具多媒体、黑板、粉笔参考资料11-1 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，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。1.网络函数的定义在正弦稳态电路中，单一激励源作用时，网络函数定义为响应比上激励。 2.网络函数的物理意义（1）驱动点函数：同一端口的比激励是电流源，响应是电压 驱动点阻抗激励是电压源，响应是电流 驱动点导纳（2）转移函数(传递函数)：不同端口的比激励是电压源 激励是电流源

3、 转移导纳 转移阻抗 转移电压比 转移电流比3.网络函数的特点（1） 是一个复数，它的频率特性分为两个部分：幅频特性 模与频率的关系 相频特性 幅角与频率的关系 （2）网络函数可以用相量法求解获得。例11-1：求图示电路的网络函数解 列网孔方程解电流 转移导纳 转移电压比 注意：以网络函数中的最高次方的次数定义网络函数的阶数。 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 网络函数等于单位激励的响应。11-2 RLC串联电路的谐振一、RLC串联电路 1.阻抗：2.谐振条件：电压与电流同相。 3.谐振频率： 谐振频率又称固有频率和自由频率，可使电路发生谐振或消除谐振。二、串联谐振的特

4、征1.谐振阻抗： 2.谐振电流： ， 在输入电压有效值 不变的情况下， 电流 为最大，所有电压都加在电阻上，串联部分总电压为0。3.电压谐振：若 4.品质因数 谐振系数 若 过电压； ，谐振 两端的等效阻抗为零 （相当于短路）。 5.谐振时的功率没有无功功率，只有有功功率。6.谐振时能量 例 见教材p285例11-211-3 RLC串联电路的频率响应1. 幅频特性 相频特性2. ， ，曲线出现高峰，输出达到了最大（）； 时，输出逐渐下降； 值大，曲线在谐振点附近形状尖锐，选择性好。通频带：发生 ， 值大，通频带窄，选择性好。3. 和 的频率特性如下图。i) 当值很大时，两峰值的频率向谐振频率接

5、近；ii) 当时，两者都没有峰值。iii)从图中可以得到低通截止频率，通频带和高通截止频率，通频带。例 见教材p290例11-311-4 RLC并联谐振电路一、并联电路1.并联谐振：电压 与电流 同相 2.谐振条件： 3.输入导纳 为最小 最小 输入阻抗最大4.端电压达最大值 5.电流谐振： 6.品质因数 若 过电流7.无功功率： 二、电感线圈和电容并联的谐振电路 谐振时， 当时，才是实数； 若时，电路不会谐振； 当电感线圈的阻抗角 很大，谐振时有过电流出现在电感支路和电容中；谐振时输入导纳 相当于一个电阻 当时，并联电路的并联谐振情况比较接近。11-5 波特图 用对数坐标描绘的频率响应图就称

6、为频响波特图。波特图分为幅频涂和相频图，绘制波特图前，需对网络函数进行一些处理：将波特图化为指数形式后取对数，所得结果实部为对数模，虚部为相移函数。在画图时，横轴坐标采用对数频率，幅频波特图用分贝表示对数模，作纵轴；相频波特图用相移作纵轴。具体绘制方法见293页例11-411-6 滤波器简介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，使输出端口所需频率分量能够顺利通过，而抑制不需要的频率分量，这种具有选频功能的网络，称为滤波器。通常将希望保留的频率范围称为通带，希望抑制的频率范围称为阻带。一般可分为低通、高通、带通和带阻四种类型。所谓滤波就是利用容抗或感抗随频率改变

7、而改变的特性，对不同频率输入信号产生不同的响应，让需要的某一频带的信号顺利通过，而抑制不需要的其他频率的信号。滤波电路通常可分为低通，高通和带通等多种。除了RC电路外其他电路也可以组成滤波电路。电路输出电压与输入电压的比值称为电路的传递函数或转移函数，用T（j）表示，它是一个复数。随变化的特性称为幅频特性。随变化的特性称为相频特性，两者统称频率特性。1.低通滤波器 在实际应用中，输出电压不能下降过多。通常规定：当输出电压下降到输入电压的0.707倍时所对应的频率0，而将频率范围0，0称为通频带。0又称为截止频率，半功率点频率，3dB频率。 RC电路具有使低频信号教易通过而抑制较高频率信号的作用，称为低通滤波器。2. 高通滤波器RC电路具有使高频信号教易通过而抑制较低频率信号的作用，称为高通滤波器。电路的传递函数为