第5章 电路的频率响应PPT讲稿.ppt

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1、第5章 电路的频率响应第1页，共34页，编辑于2022年，星期一5.1 网络函数与频率特性5.3 RLC串联谐振 5.2 滤波器电路 5.4 RLC并联谐振 第2页，共34页，编辑于2022年，星期一 收音机接收电路如左图所示，其等效电路如右图所示。收音机接收电路如左图所示，其等效电路如右图所示。其中其中e1、e2、e3为来自各电台所发出的无线电信号的感应电动势，为来自各电台所发出的无线电信号的感应电动势，L为等效电感，为等效电感，RL为电感的绕线电阻，为电感的绕线电阻，C为可调电容。为可调电容。在无线电技术中，通常用此电路来接收信号并将接收到的信号进在无线电技术中，通常用此电路来接收信号并将

2、接收到的信号进行放大。行放大。在此电路中，如果要选出电台一传送的信号在此电路中，如果要选出电台一传送的信号e e1 1，只要调，只要调节电容的数值就可以了。那么，这个电路是什么原理？应该满足什么节电容的数值就可以了。那么，这个电路是什么原理？应该满足什么条件？条件？【引例引例】第3页，共34页，编辑于2022年，星期一 在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数称为该响应的网络函数。5.1 网路函数与频率特性5.1.1 网

3、络函数第4页，共34页，编辑于2022年，星期一转移转移导纳导纳转移转移阻抗阻抗 转移转移电压比电压比 转移转移电流比电流比激励是电压源激励是电压源激励是电流源激励是电流源第5页，共34页，编辑于2022年，星期一 H(j)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。数是网络性质的一种体现。H(j)是一个复数，它的频率特性分为两个部分，即是一个复数，它的频率特性分为两个部分，即模与频率的关系模与频率的关系

4、 幅频特性幅频特性 幅角与频率的关系幅角与频率的关系 相频特性相频特性 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。5.1.2 网络函数的频率特性第6页，共34页，编辑于2022年，星期一 工程上根据输出端口对信号频率范围的要求，设计工程上根据输出端口对信号频率范围的要求，设计专门的电路，置于输入输出端口之间，使得输出端口专门的电路，置于输入输出端口之间，使得输出端口所需要的频率分量能够通过，而抑制不需要的频率分量，所需要的频率分量能够通过，而抑制不需要的频率分量，这种具有选频功能的电路，称为滤波器。这种具有选频功能的电路，称为滤波器。5.2 滤波器

5、电路5.2.1 RC一阶高通滤波器第7页，共34页，编辑于2022年，星期一幅频特性曲线和相频特性曲线为幅频特性曲线和相频特性曲线为 a)a)幅频特性幅频特性 b)b)相频特性相频特性由图可以看出由图可以看出 具有抑制低频分量、保留高频分量具有抑制低频分量、保留高频分量的作用，即为的作用，即为高通滤波器高通滤波器。第8页，共34页，编辑于2022年，星期一令令当当时时，此时对应的频率此时对应的频率 为转折角频率或截止角频率。为转折角频率或截止角频率。引入截止频率后，一阶高通网络的网络函数可表示为引入截止频率后，一阶高通网络的网络函数可表示为 第9页，共34页，编辑于2022年，星期一C1、C2

6、均可以忽略，得中频时等效电路为均可以忽略，得中频时等效电路为5.2.2 RC带通滤波器1.1.中频时中频时第10页，共34页，编辑于2022年，星期一2.2.低频时低频时 C1保留、保留、C2 忽略，得低频时等效电路为忽略，得低频时等效电路为第11页，共34页，编辑于2022年，星期一3.3.高频时高频时 C2 保留、保留、C1忽略，得高频时等效电路为忽略，得高频时等效电路为第12页，共34页，编辑于2022年，星期一综合得完整的频率特性为综合得完整的频率特性为 第13页，共34页，编辑于2022年，星期一其中其中5.2.3 RLC带通滤波器第14页，共34页，编辑于2022年，星期一幅频特性

7、和相频特性分别为幅频特性和相频特性分别为 电路的频率特性如下两图所示电路的频率特性如下两图所示 第15页，共34页，编辑于2022年，星期一 谐振是正弦稳态电路中的一种特殊现象。按电路的谐振是正弦稳态电路中的一种特殊现象。按电路的组成形式可分为串联谐振和并联谐振。组成形式可分为串联谐振和并联谐振。在在RLC电路中，电压、电流同相位的这种状态称为谐振。电路中，电压、电流同相位的这种状态称为谐振。5.3 RLC串联谐振5.3.1 RLC串联谐振的条件第16页，共34页，编辑于2022年，星期一即即时发生谐振时发生谐振此时此时谐振角频率谐振角频率 1.1.谐振阻抗、谐振电流、谐振电压与品质因数谐振阻

8、抗、谐振电流、谐振电压与品质因数谐振阻抗谐振阻抗最小最小谐振电流谐振电流最大最大5.3.2 RLC串联谐振的特征第17页，共34页，编辑于2022年，星期一电感和电容上的电压电感和电容上的电压其作用是将输入电压放大很多倍！其作用是将输入电压放大很多倍！在工程应用中常常利用谐振获取信号。在工程应用中常常利用谐振获取信号。第18页，共34页，编辑于2022年，星期一品质因数品质因数 谐振时电感电压或电容电压与电源电压谐振时电感电压或电容电压与电源电压 的比值。的比值。2.2.串联谐振时的频率特性串联谐振时的频率特性（1 1）阻抗的频率特性）阻抗的频率特性第19页，共34页，编辑于2022年，星期一

9、阻抗的频率特性曲线及相频特性曲线如下两图所示阻抗的频率特性曲线及相频特性曲线如下两图所示 第20页，共34页，编辑于2022年，星期一（2 2）电流的频率特性）电流的频率特性电流的谐振曲线如下图所示电流的谐振曲线如下图所示 第21页，共34页，编辑于2022年，星期一（3 3）谐振的选择性与通频带）谐振的选择性与通频带 谐振的选择性就是选择有用信号的能力，在电路中，接近谐振的选择性就是选择有用信号的能力，在电路中，接近于谐振频率的电流成分将大于其他偏离谐振频率的电流成分而于谐振频率的电流成分将大于其他偏离谐振频率的电流成分而被选择出来。被选择出来。电流的相对值为电流的相对值为 第22页，共34

10、页，编辑于2022年，星期一Q值与频率特性曲线的关系如图所示值与频率特性曲线的关系如图所示通频带为通频带为第23页，共34页，编辑于2022年，星期一收音机接收电路收音机接收电路接收天线接收天线与与 C ：组成谐振电路：组成谐振电路将选择的信号送接收电路将选择的信号送接收电路5.3.3 串联谐振的应用第24页，共34页，编辑于2022年，星期一组成谐振电路组成谐振电路，选出所需的电台。，选出所需的电台。为来自为来自3个不同电台（不同频率）的电动个不同电台（不同频率）的电动势信号；势信号；第25页，共34页，编辑于2022年，星期一【例【例5.1 5.1】已知某晶体管收音机输入回路的等效电感】已

11、知某晶体管收音机输入回路的等效电感 电电感感绕线电绕线电阻阻为为今欲收听载波今欲收听载波 频率为频率为 电压电压有效有效值为值为的信号。的信号。（1）此）此时调谐电时调谐电容容的数的数值值和品和品质质因数因数（2）谐谐振振电电流的有效流的有效值值和和电电容两端容两端电压电压的有效的有效值值。试试求：求：收音机输入电路的等效电路【解解】（1 1）第26页，共34页，编辑于2022年，星期一（2 2）谐振电流为）谐振电流为谐振时电容上的电压为谐振时电容上的电压为可见，电容上的电压是输入电压的可见，电容上的电压是输入电压的313313倍。倍。收音机输入电路的等效电路第27页，共34页，编辑于2022

12、年，星期一谐振时的角频率和频率分别为谐振时的角频率和频率分别为 5.4 RLC并联谐振5.4.1 并联谐振的条件并联谐振的条件为并联谐振的条件为 第28页，共34页，编辑于2022年，星期一1.1.导纳为最小值，阻抗达到最大，导纳角导纳为最小值，阻抗达到最大，导纳角 2.2.电路的端电压将达到最大值电路的端电压将达到最大值 3.3.谐振时谐振时 ，流过电感和电容的电流分别为，流过电感和电容的电流分别为 若若则则5.4.2 并联谐振的特征电流谐振电流谐振第29页，共34页，编辑于2022年，星期一4.4.品质因数品质因数 谐振时电感电流或电容电流与电流源谐振时电感电流或电容电流与电流源 电流的比

13、值。电流的比值。通频带通频带 5.5.实际实际RLC并联谐振电路并联谐振电路第30页，共34页，编辑于2022年，星期一得得谐振条件：谐振条件：或或当当 时时 相量图相量图第31页，共34页，编辑于2022年，星期一【例【例5.25.2】在图示电路中，已知电流源】在图示电路中，已知电流源 ，试求：电路发生谐振时的阻抗、阻抗上端电压试求：电路发生谐振时的阻抗、阻抗上端电压U0 0及电及电路的品质因数。路的品质因数。【解】【解】谐振阻抗谐振阻抗第32页，共34页，编辑于2022年，星期一阻抗上的端电压为阻抗上的端电压为电路的品质因数为电路的品质因数为第33页，共34页，编辑于2022年，星期一 第5章 结 束第34页，共34页，编辑于2022年，星期一