第9章 电路的频率特性.ppt

1、第九章电路的频率特性是，在通信和无线技术中，需要传输和处理的信号不是单频率的正弦信号，而是由很多不同频率的正弦信号构成，即实际信号占有一定的带宽。 为了实现对信号的满意传输、加工和处理，有必要研究电路根据不同频率的信号响应的变化规律和特征，即它们的频率特性。 在此，研究RC电路和RLC串联电路的谐振电路的频率特性，知道它们的选择频率和滤波作用。 9.1电路的频率特性和网络函数在电路中包含蓄电元件的情况下，电容阻抗和阻抗都是频率的函数，因此当不同频率的正弦信号作用于电路时，即使其振幅和初相相同，响应的振幅和初相也会发生变化。 电路响应随激励频率而变化的特性称为电路的频率特性或频率响应。电路的频率

2、响应用正弦稳态电路的网络函数来描述，并被定义为响应相位量与激励相位量之间的比。 即，网络函数、由电路的配置和残奥仪表决定，反映了电路的自身、主体的特性。 网络函数也称为频率响应函数。 网络函数是复数，写得很好：其振幅和频率关系的特性称为振幅特性，相位和频率关系称为相位频率特性。 用曲线反映，称为振幅特性曲线、相位特性曲线。 网络函数有几个具体的意义。 当响应激励位于电路的同一端口时，正在研究的网络函数称为策动点函数。 例如：激励响应不在同一端口上时：上述响应中，电压响应是指开路时的电压，电流响应是指短路时的电流。 转变阻抗和转变导纳之间不存在倒数关系。 上式的电路如图9-1所示。 由式(9-1

3、)可知，如果知道网络函数和激励相量，则可以容易地求出电路的响应相量。 网络函数表示了响应和激励之间的所有信息。 另外，9.2 RC电路的频率特性是由RC元件以一定方式构成的电路发挥选择频率或滤波作用。 广泛应用于通信和无线技术。 研究了RC低通、高通、带通、带阻和全通网络的频率特性。 RC低通网络，图9-2(a )所示的电路是RC低通滤波电路。 图(b )、(c )分别是其振幅特性曲线和相位特性曲线。 在图(a )的电路中，由阻抗引起的分压可以用、表示，其振幅特性和相位频率特性可以分别用、表示，当频率变大时，在发现其振幅减少的同时，相位也变化，相位延迟。 在上述情况下，网络函数的幅度是其最大幅

4、度并且如果输出信号的幅度等于或大于最大输出信号的幅度的70.7%，则该频率范围被称为通带，因为在上述情况下，该分布式信号被视为平滑并且能够通过该网络，所以其预期，带宽被称为阻带RC高通网络，图9-3(a )所示的电路是RC高通电路。 其电压传输比为：上式为：其振幅特性和相位频率特性分别为：其振幅特性曲线、相位频率特性曲线如图(b )、图(c )所示。 如果激励信号的频率增加，则可知其振幅衰减小，如果频率减少，则其振幅衰减增大，相位也移动，相位成为前端。 截止频率与上面的定义相同。 RC带通电路如图9-4所示。 关于图9 (a )所示的该RC带通网络(文氏桥接电路)，其转送电压比：带电阻电路和全

5、通电路如图9-5、图9-6所示。 另外，作为RC有源网络的频率特性的一例，由RC元件和有源设备构成的滤波器被称作有源滤波器(active filter )。 如图9-7(a )、(b )所示，分别是RC有效低通和高通网络。 在图(a )中，关于出厂动作的线性区域，如从理想的出厂特性可知，其振幅特性和相位频率特性如下所示。 截止频率为：其曲线如图9-8所示。在9.3 RLC串联谐振、图9-9所示的RLC串联谐振电路中，正弦激励电压为：电路的策动点阻抗为：电路中的电流与电压同相时，电路谐振，此时电路中的电流具有最大值。 这是判断电路谐振的一种方法。 一旦出现谐振，就有：其中称为RLC串联电路的谐振

6、频率。 属于电路的二次残奥仪表受电路零件约束。 当电路谐振时，电路中的阻抗最小，等于其电阻值，但电感、电容阻抗不是最小的。 如图9图10所示。 此时的感应电阻、电容电阻分别称为：特性阻抗。 在工序上，谐振电路的性质用电路的特性阻抗和电阻的电阻值之比表示，该比称为品质系数，记为q。 在、串联谐振时，各元件的电压为：电源电压全部施加到电阻，r、c部分的总电压为0，被认为是短路，称为“虚短”。 电感、电容各自的电压值是激励电压值的q倍，因此串联谐振，也称为电压谐振。 RLC串联电路谐振时的电压电流关系如图9-11所示。 串联谐振电路在无线电技术中的典型应用是接收器的输入电路。 图9-12(a )表示相关电路。 在电力系统中，为了防止电力设备损坏，必须尽量避免负共振。 电路谐振后，电感、电容器的能量分别为：其变化如图