第十一章-电路的频率响应.ppt

1、重点，1 .网络功能。串联和并联谐振的概念；11.1网络功能，当电路中激励源的频率发生变化时，电路中的感抗和容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态也跟随频率变化。因此，分析电路和系统的频率特性非常重要。电路和系统的工作状态随频率变化的现象称为电路和系统的频率特性，也称为频率响应。1.网络函数H(j)的定义在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源起作用时，网络中某处的响应(电压或电流)与网络输入的比值称为响应的网络函数。网络函数H(j)的物理意义，驱动点函数，下一页，上一页，返回，驱动点阻抗，驱动点导纳，激励作为电流源，响应作为电压源，激励作为电压源，响应作为电流，传递函数(传递函数)，下

2、一页，上一页，返回，传递导纳，传递阻抗，传递电压返回，应该注意，H(j)与网络结构和参数值，输入和输出变量的类型和端口对的相互位置有关，与输入和输出幅度无关。因此，网络功能是网络本质的反映。H(j)是一个复数，其频率特性分为两部分：模态与频率的关系、幅频特性、幅频关系和相频特性。网络函数可以通过任何相量方法获得。下一页，上一页，返回，示例，解，列网格方程解电流，转移导纳，转移电压比，下一页，上一页，返回，通过网络函数中j的最高幂定义网络函数的顺序。请注意，网络在任意正弦输入下的端口正弦响应可以通过网络函数获得，即11.2 RLC串联电路的谐振，这是正弦电路在特定条件下产生的一种特殊物理现象。谐

3、振现象广泛应用于无线电和电气技术中，因此研究电路中的谐振现象具有重要的现实意义。当端口电压和电流在一定条件下同相时，具有电阻、电感和电容的端口电路称为谐振。1。共振的定义，共振的发生，下一页，上一页，返回，2。串联谐振条件、谐振角频率、谐振频率和谐振条件，仅与电路参数有关，下页、上页、返回，串联电路中实现谐振的方式：(1) L C不变，W不变，(2)电源频率不变。0由电路参数决定，在一个串联电路中只有一个对应的0。当外部电源的频率等于谐振频率时，电路谐振。3。RLC串联电路的谐振特性，阻抗的频率特性，下一页，上一页，返回，幅频特性，相频特性，Z(j)频率响应曲线，下一页，上一页，返回，Z(j)

4、频率响应曲线表明阻抗特性可以用三个方面来描述：输入阻抗是纯电阻，即Z=R，电流I和电阻电压ur达到最大值I0=U/R (U是一定的)。下一页，上一页，返回，(2)当w0L=1/(w0C )R，Q1 UL=UC=QU U，(3) (2)如果输入电压为1.5V，则计算此时的谐振电流和电容电压。解决方案，下一页，上一页，返回，(4)谐振时的功率，P=UIcosUIRI02=U2/R，电源将电阻消耗的功率传递给电路，电阻功率达到最大值。电源不向电路输送无功功率。电感中的无功功率和电容中的无功功率大小相等，相互补偿，并相互交换能量。注意，下一页、上一页和返回，(5)谐振期间的能量关系，如果，那么，电场能

5、量、磁场能量、电感和电容能量按照正弦规律变化，并且最大值等于WLm=WCm。电场电感和电容储能的总值与品质因数之间的关系：Q是反映谐振电路中电磁振荡程度的一个量。Q越大，总能量越大，维持振荡所消耗的能量越小，振荡程度越严重。振荡电路的“质量”越好。一般来说，在需要谐振的环路中，希望尽可能地增加Q值。例如，接收机的电路参数为：U=10V，w=5103 rad/s，调整c使电路中的电流最大，Imax=200mA，测得的电容电压为600V，并计算r、l、c和q。解，下一页，上一页，返回，11.3串联电路的频率响应，研究物理量与频率之间的关系图(谐振曲线)可以加深对谐振现象的理解。为了比较不同的谐振电

6、路，让下一页、上一页、返回、幅频特性、相频特性、下一页、上一页、返回，响应在谐振点达到峰值，当偏离0时，输出下降。也就是说，串联谐振电路对不同频率的信号具有不同的响应，其中对谐振信号的响应最显著，并且能够抑制远离谐振频率的信号。这种选择不同输入信号的能力被称为“选择性”。谐振电路具有选择性，这表明谐振电路的选择性与品质因数成正比。品质因数越大，谐振曲线越陡。该电路具有很强的抑制非谐振频率信号的能力，因此具有很好的选择性。因此，Q是反映谐振电路特性的一个重要指标。下一页，上一页，返回，谐振电路的有效工作频带和半功率点，声学研究表明，如果信号功率不低于原来最大值的一半，人类听觉就无法分辨它。下一页

7、，上一页，后一页，通带规定了允许信号通过谐振电路的频率范围。它是比较和设计谐振电路的一个指标。通带，可以证明：hdb=20log10ur (j)/us (J1)，20lg0.707=3db，定义：3db频率，下一页，上一页，返回，示例1，接收器的电路参数为：l=250mh，r=20w，u1当电容调整到C=150pF时，谐振w0=5.5106rad/s，f0=820kHz，下一页，上一页，返回，UR0=10 上一页，返回，示例2，信号源与R、L和C电路串联，要求f0=104Hz赫兹、f=100Hz赫兹和R=15。 请设计一个线性电路。解，下一页，上一页，返回，以UL(w)和UC(w)为输出的频率特性，下一页，上一页，返回，HL()和HC()的极值点：使，下一页，上一页，返回，=C2，UC()得到最大值；=UL L2()获得最大值。加州大学(C2)=UL(L2)。q越高，L2和C2越接近=1，峰值越高。注意，下一页，上一页，返回，1。g、C、L并联电路，11.4 RLC并联谐振电路，谐振角频率，谐振特性：入口导纳为纯电导，导纳值|Y|最小，端电压最大。下一页，上一页，返回，LC上的电流大小相等，相位相反，并且总并联电流为零，这也称为电流谐振，即IL(w0)=IC(w0