第3章 电路定理.ppt
第9章 频率特性和谐振现象,问题引出： 频率改变 感抗与容抗随之改变 响应的大小和相位随之改变本章任务：研究电路特性与频率的关系,91 网络函数和频率特性,一、网络函数齐性定理：线性、直流、单电源电路：线性、正弦、单电源电路：,91 网络函数和频率特性,网络函数：单一电源激励线性正弦电路，响应相量与激励相量之比,同一端口：H称为等效阻抗或等效导纳不同端口：H称为转移（或传递）函数 即： 转移电压比/电流比、转移阻抗/导纳,响应与频率的关系决定于网络函数与频率的关系,91 网络函数和频率特性,二、频率特性（响应或网络函数随频率变化的特性）,1、分析R、C串联电路的频率特性,已知 为激励，,设,-RC电路的固有频率,91 网络函数和频率特性,低通滤波,高通滤波,滤波：使某些频率的信号顺利通过，抑制其它频率信号滤波分类：低通、高通、带通、带阻滤波截止频率：网络函数的模下降到最大值的,时对应的频率,通带,阻带,91 网络函数和频率特性,2、分析RLC串联电路的频率特性,为激励，,其中：,设 -RLC串联电路的固有频率,称为RLC串联电路的品质因数,令,91 网络函数和频率特性,带通,低通,高通,通带宽度,只有当幅频特性才存在极大值,92 串联谐振电路,谐振： 含有电感和电容的交流一端口，当端电压和端口电流同相即电路呈纯阻性时称为谐振分类：串联谐振：L与C串联电路中的谐振并联谐振：L与C并联电路中的谐振耦合谐振:由互感或电容耦合成的双回路谐振电路谐振在无线电工程、电子测量技术领域应用非常广泛。,92 串联谐振电路,谐振角频率：,一、谐振条件：,即,调谐：,L、C不变，调节电源频率使 或电源频率不变，调节L或C使,92 串联谐振电路,谐振曲线：电压、电流随频率变化的曲线 主要用于表示电压、电流在谐振点附近的变动情况，可由相应的幅频特性曲线直接画出谐振曲线,通频带：,Q越高，,但选择性越好,通频带越窄,92 串联谐振电路,二、谐振特征,1电路呈纯阻性，,2. 若端电压一定，电流达到最大值：,，,3电压谐振：,阻抗模最小,相量图,92 串联谐振电路,特性阻抗：,品质因数：,（谐振时电抗电压与电阻电压的比值）,（谐振时的电抗模）,4功率：,由于端口电压、电流同相，只吸收有功（R）不吸收无功（感性和容性无功抵消）,92 串联谐振电路,三、应用避免：电力工程中过大的电压可能击穿电器设备的绝缘利用：电讯工程中利用电压谐振获得较高的电压例如：无线电接收机输入电路,无线电接收机,接收机等效电路,调节C，使,很大,非谐振频率信号输出很小从而选择信号，抑制干扰,接收天线,谐振电路,不同 f 的感应电压信号,92 串联谐振电路,例题9.1：一个线圈与电容串联，线圈电阻R=16.2，电感L=0.26mH ，当把电容调节到100pF时发生串联谐振。(1)求谐振频率和品质因数；(2)设外加电压为10V，其频率等于电路的谐振频率，求电路中的电流和电容电压；(3)若外加电压仍为10V ，但其频率比谐振频率高10%，再求电容电压。,线圈与电容串联电路,解：,92 串联谐振电路,当电源频率比电路谐振频率高10%时：,93 并联谐振电路,复习：串联谐振的特点：电压谐振。谐振时电感或电容上电压很大，是端口电压的Q倍，品质因数Q越大，谐振电路的选频特性越好。思考：如果信号源内阻很大，对谐振特性有何影响？信号源内阻大将使串联等效电阻变大，从而降低回路的品质因素，使谐振电路的选频性变差。这时可以采用并联谐振电路。,串联谐振适用于信号源内阻很小的情况,93 并联谐振电路,一、GCL并联谐振（与串联谐振加以对比）,1、条件：,条件：Im（Y）=0 即,谐振角频率：,2、特征：,（1）电路呈现呈纯阻性，,等效导纳：,导纳模最小（即阻抗模最大）,93 并联谐振电路,（2）若端电流I一定，端电压U达最大值,（3）电流谐振,品质因数：,（谐振时电感或电容电流与端口总电流之比）,（4）功率 只吸收有功，不需要无功（能量互换只发生在L、C之间）,相量图,93 并联谐振电路,二、线圈（RL）与电容并联谐振,1、条件,条件：,谐振角频率：,等效导纳：,工程上广泛应用电感线圈与电容器组成并联谐振电路，由于实际电感线圈的电阻不可忽略，与电容器并联时，其电路模型如图所示,93 并联谐振电路,调谐： R、L、C不变，调节电源频率,调节C时得,（当 时存在）,调节L时可得,（当R<1/2C 时存在）,93 并联谐振电路,2、特征,（1）电路呈现纯阻性，,（2）若端电流I一定，端电压U接近最大值,导纳模接近最小值,（阻抗模接近最大值）,93 并联谐振电路,（3）电流谐振,（4）功率：只吸收有功，不需要无功（能量互换只在L、C之间）,相量图,定义线圈的品质因数：,当线圈的品质因数Q很高时，,思考题：,理想情况下，纯电感与纯电容并联谐振的情况？,93 并联谐振电路,93 并联谐振电路,分析：,实际并联谐振阻抗：,所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。即：端口电流为零，但电感和电容由于承受端电压，其中的电流可能很大，形成内部环流。,93 并联谐振电路,例题9.2：一个电感为0.25mH，电阻为25的线圈与85pF的电容器接成并联电路，试求该并联电路的谐振频率和谐振时的阻抗。,解：,谐振阻抗远大于线圈电阻,93 并联谐振电路,例9.3: 利用谐振进行选频、滤波。电路中，输入信号中含有f0=100HZ，f1=500HZ的两种频率信号， L=100mH，若要将频率f0的信号滤去，则应选多大的电容？,解：,当LC并联谐振于频率f0 时,可滤出该频率信号,=,可得： f0,F=25.4F,=,谐振滤波器,本章小结,1、网络函数和频率特性 网络函数和频率特性的基本概念和分析方法 滤波的概念2、谐振 熟练掌握串联和并联谐振的条件和特点 了解谐振的应用,-本章重点,
