频率响应 多频正弦稳态电路.ppt

1、1，第24讲，2，第11章频率响应，11-1基本概念11-2进一步讨论阻抗和导纳11-3正弦稳态网络函数11-4正弦稳态叠加11-5平均功率叠加11-6 RLC电路谐振，3，本章教学要求(第二课)，1，理解非正弦周期信号的特性；2.进一步理解阻抗和导纳的概念；3.理解正弦稳态网络函数的概念；4.掌握正弦稳态的叠加原理及应用；5.掌握平均功率的叠加。6、掌握电路谐振的概念、谐振电路的特点和分析。侧重于正弦稳态网络功能；正弦稳态的叠加原理及其应用：谐振电路的特性与分析。困难的非正弦周期信号、功率叠加、4、11章频率响应、11.1基本概念、1、相量法应用前提、2、多频正弦信号激励电路分析方法、单频正

2、弦信号激励稳态线性电路。首先，用相量法计算单独激励的各频率信号的正弦稳态响应，然后用叠加原理计算总稳态响应。5，11.1基本概念(续)，3。周期函数分解为傅立叶级数、DC分量和谐波分量，它们是基波或一次谐波；k是k调和。傅立叶级数的系数a0、ak和bk可以用积分公式计算。(见高等数学)，当函数是偶数函数(纵轴对称)时，bk=0，当函数是奇数函数(原点对称)时，ak=0，当函数是镜像对称函数时，a2k=b2k=0，即只有奇数阶波。6，4，傅立叶级数P112，(1用于典型波形，(1)傅立叶级数展开用于矩形波，7，(2)傅立叶级数展开用于三角波，8，(3)傅立叶级数展开用于锯齿波，(4)傅立叶级数展

3、开用于整流全波，9，11.2再次关于阻抗和导纳，1，阻抗和导纳的计算，RL系列电路，10，1，阻抗和导纳的计算(续)，RL并联电路，导纳，示例10-1P115，11，2，阻抗的频率特性，幅频特性：阻抗之间的关系阻容并联电路的阻抗频率特性、相频特性：阻抗幅度与频率变化之间的关系。 例10-2P117，频率特性：阻抗和频率之间的关系，也称为频率响应。RC并联电路阻抗频率特性曲线P117图10-5，12，11.3正弦稳态网络函数，定义，对于图形网络，称为幅频特性，称为相频特性，频率响应，13，RC低通网络参见P119例10-3，幅频特性，相频特性，截止频率，低通网络也称为相位滞后网络，14，RC高通

4、网络参见P121练习10-1，幅频特性，相频特性，截止频率，高通网络高通，低通，高通，低通，16，11-4正弦稳态响应的叠加，11.4.1正弦稳态叠加原理，线性时不变电路中由相同或不同频率的几个正弦激励产生的稳态电压和电流，叠加定理可用于求解。 首先用相量法计算各正弦激励分别作用时产生的电压和电流的相量，然后求出电压uk(t)电流和ik(t)，最后相加得到总稳态电压u(t)和电流i(t)。注意：当激励源的频率相同时，可以使用相量叠加；参见P124示例10-4。当激励源的频率不同时，必须在时域中进行叠加。当电压源单独作用时，用开路代替电流源，获得图(b)中的相量模型，然后：在图(a)中，us (

5、t)=20 cos (100t10) v，尝试用叠加定理求出稳态电压u(t)。18，从相量中写出相应的时间表达式，2。当电流源单独工作时，用短路代替电压源，以获得图(c):所示的相量模型，从phas中写出相应的时间表达式因为电感对不同频率有不同的电感电抗，所以它们有不同的分压和不同的相移。根据网络功能，这是一个高通电路。对于DC分量，当频率足够高时，当激励源是方波时，响应分析例如11-6。在本例中，由于r值较小，电感的分压对频率变化不敏感。见P128表10-1。频率越高，输出电压的衰减越小。在本例中，当R=500时，网络函数是23，11.5的平均功率和11.5.1的非正弦周期信号的有效值的叠加

6、。任何周期信号的有效值I定义为：非正弦周期电流的有效值，即DC分量的平方与每个谐波的有效值平方之和的平方根。24，例如，如果电压u=30 Sint 40 cos(3t-2/3)40 cos(3t 2/3)v，其中=1000 rad/s，则电压的有效值为_ _ _ _ _ v(A)110(B)(C)10(D)70(e)50，e，25，11.5.2平均功率叠加P131，示例1，如电路中所示，电阻r p=_ _ _ _ w(A)0(B)所消耗的平均功率当施加交流电源时：P1=0W，所以：P=4W，D，由具有不同频率的多个独立正弦电源在电路中产生的平均功率等于当每个电源被独立施加时产生的平均功率的总和

7、。 在图中所示的电路中，r=150，l=100，1/(c)=900，电压u=3001 Sint Co3Tv，计算每个电表的读数和电路的总平均功率。解决方案：这个例子通过正弦相量来解决。对于DC分量：I10=I20=2A，UC0=0，对于基波分量：27，对于三次谐波分量：可以看出电路并联谐振。I13=0，电流表A1和A2的读数：电压表V的读数：总有功功率：在图中所示的电路中，R=150，L=100，1/(C)=900，电压U=3001 Sint Co3TV，计算每个电流表(有效值电流表)的读数和电路的总平均功率。I10=I20=2A，UC0=0，示例2(续)，28，非正弦周期电路的功率，设置为：

8、则网络的功率为：即平均功率是DC功率和每个谐波的平均功率的算术和。如果电压U=1020 sin(t-30)8 sin(3t-60)v，电流I=36 sin(t-30)2 sin 5ta，则电路的平均功率为_ _ _ _ _ _ w，60，30，谐振频率，11.6RLC电路的谐振，11.6.1串联谐振，幅频特性，相频特性，31，串联谐振特性，Z最小，I最大Z=R，I0=U/R如果R0敏感度。电路是电阻性的，相量图大小相等，方向相反。可能有：UL=UCU，32，Q值与电压，Q值的定义：称为品质因数，Q值与电压的关系，即UL=UC=QU，因此，串联谐振也称为电压谐振。串联谐振的优缺点在无线电技术中，

9、电压谐振用于选择电力系统中的信号(如收音机和电视机)，以避免谐振和设备损坏。34，Q值与通带，RLC串联网络，称为通带，使：即：因为它是正的，所以：通带：Q与BW成反比。35，谐振频率，11.6.2并联谐振，并联谐振电路，谐振B=0，谐振频率是，36，并联谐振的特性，y是最小的，Z是最大的，Z=R=1/G，I0=UG如果G=0，那就相当于开路。0容性。电路是电阻性的，相量图大小相等，方向相反。可能有：IL=ICU，37，定义Q值和通带，Q值：称为品质因数，Q值和电流的关系，即IL=IC=QI，所以并联谐振也称为电流谐振。Q值和通带可以用同样的方法推导出来：38，线圈(实际电感)和电容并联谐振，谐振频率，谐振时B=0，即解：当，39，定义Q值时，相量图形成电流三角形；r越小，