《模拟电子电路》网络课堂.pptx

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1、计算机电路基础（计算机电路基础（2）主讲：夏少波主讲：夏少波第四讲第四讲 Email: Tel :05316512165山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院2021/9/121小结：小结：可见：储能元件可见：储能元件L和和C都不消耗有功功率都不消耗有功功率P，即，即P=0，所以，若用瓦特功率表测量，所以，若用瓦特功率表测量L和和C上消耗的功上消耗的功率时，其读数均为零。率时，其读数均为零。电容电容C及电感及电感L“产生产生”或或“吸收吸收”无功功率的实无功功率的实际是储存由电源提供的部分能量，当电路中同际是储存由电源提供的部分能量，当电路中同时含有电容和电感时，它

2、们之间进行能量交换。时含有电容和电感时，它们之间进行能量交换。在由在由R、L、C及正弦电源组成的电路中，电源除及正弦电源组成的电路中，电源除在电阻在电阻R上消耗有功功率外，还必须提供无功上消耗有功功率外，还必须提供无功功率给功率给L、C，以供它们之间进行能量交换。，以供它们之间进行能量交换。电源容量电源容量（视在功率）（视在功率）S一定大于有功功率一定大于有功功率P。这。这样，功率因数样，功率因数一定小于或等于一定小于或等于1。山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院2021/9/122例例例例1.5.4 1.5.4 已知电源已知电源已知电源已知电源 向负载向负载向负

3、载向负载 供电。试分析电源的容量和负载上所吸收的功率。供电。试分析电源的容量和负载上所吸收的功率。供电。试分析电源的容量和负载上所吸收的功率。供电。试分析电源的容量和负载上所吸收的功率。解：解：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院理论分析可证明：复功率也满足功率守恒定律，其实理论分析可证明：复功率也满足功率守恒定律，其实部部P为网络中各电阻元件消耗的功率之和；虚部为网络中各电阻元件消耗的功率之和；虚部Q为为网络中各储能元件网络中各储能元件L和和C的无功功率的代数和。的无功功率的代数和。可见可见2021/9/1231.6 串联谐振与高、低通电路串联谐振与高、低通电路

4、1.6.1 RLC串联谐振与串联谐振与RLC并联谐振并联谐振谐振，是正弦交流电路中的一种物理现象，应谐振，是正弦交流电路中的一种物理现象，应用较为广泛。用较为广泛。山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院USRZLZCIRLC串联谐振电路串联谐振电路URUCULIS右图为右图为RLC串联电串联电路，设电源电压路，设电源电压2021/9/1241.RLC串联电路的谐振串联电路的谐振电路的串联等效阻抗为：电路的串联等效阻抗为：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院USRZLZCIRLC串联谐振电路串联谐振电路URUCULIS可见，可见，Z随频率

5、变化，且当随频率变化，且当 时，时，Z成了纯成了纯电阻，这时就称发生了谐振。电阻，这时就称发生了谐振。所以，所以，RLC串联电路的谐振角频率为：串联电路的谐振角频率为：2021/9/125 RLC串联电路谐振的特点串联电路谐振的特点RLC串联电路的谐振角频率为：串联电路的谐振角频率为：谐振时有如下特点：谐振时有如下特点：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院1、电路的等效阻抗、电路的等效阻抗Z达到最小值且等于纯电阻达到最小值且等于纯电阻R，此，此时，电路中时，电路中电流与电压同相位电流与电压同相位u=i且达到最大值。且达到最大值。2、电容上电压有效值、电容上电压有效

6、值UC是电源电压有效值是电源电压有效值US的的 倍，此时，若倍，此时，若 则则UC将大大超过将大大超过US。同时，电容上的电压相位上落后电源电压同时，电容上的电压相位上落后电源电压900。证明参见课本证明参见课本P2526页。页。2021/9/126 RLC串联电路谐振的特点串联电路谐振的特点RLC串联电路的谐振角频率为：串联电路的谐振角频率为：谐振时有如下特点：谐振时有如下特点：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院3、电感上电压有效值、电感上电压有效值UL是电源电压有效值是电源电压有效值US的的 倍，倍，此时，若此时，若 则则UL将大大超过将大大超过US。同时，

7、电感上的电压相位上超前电源电压同时，电感上的电压相位上超前电源电压900。证明参见课本证明参见课本P26页。页。可见，可见，RLC串联电路谐振时，串联电路谐振时，UL和和UC有可能大大超有可能大大超过过US，实际应用中，电容元件的耐压值一定要慎重，实际应用中，电容元件的耐压值一定要慎重选定。否则可能被过压击穿！选定。否则可能被过压击穿！2021/9/127例例例例1.6.1 1.6.1 在在在在RLCRLC串联谐振电路中，已知串联谐振电路中，已知串联谐振电路中，已知串联谐振电路中，已知U US S=12.7V=12.7V，f f0 0=50Hz=50Hz，R=20R=20，C=27C=27FF

8、。求通过电容。求通过电容。求通过电容。求通过电容C C上的电流上的电流上的电流上的电流及其上的电压有效值及其上的电压有效值及其上的电压有效值及其上的电压有效值U UC C。解：设电源电压的初相角为：解：设电源电压的初相角为：u。则：。则：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院可见，电容上电压的有效值较电源电压高出很多！可见，电容上电压的有效值较电源电压高出很多！2021/9/128例例例例1.6.2 1.6.2 在在在在RLCRLC串联谐振电路中，已知串联谐振电路中，已知串联谐振电路中，已知串联谐振电路中，已知U US S=12.7V=12.7V，f f0 0=50

9、Hz=50Hz，R=20R=20，C=27C=27FF。求电感。求电感。求电感。求电感L L的值。的值。的值。的值。解：由谐振角频率公式解：由谐振角频率公式山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院我们还可以证明：谐振时，电路中，电容与电感上的我们还可以证明：谐振时，电路中，电容与电感上的电压有效值大小相等，相位相反。（参见课本电压有效值大小相等，相位相反。（参见课本P27页）页）可得：可得：2021/9/1292.RL，C并联谐振电路并联谐振电路下图为一个下图为一个RL，C并联谐振电路并联谐振电路假设正弦电流源相量为：假设正弦电流源相量为：山东广播电视大学山东广播电视

10、大学 计算机与通信学院计算机与通信学院该该RL，C并联电路的等效阻并联电路的等效阻抗为：抗为：USZLRISZCILIC2021/9/1210RL，C并联电路的谐振频率并联电路的谐振频率由于电感线圈的等效电阻由于电感线圈的等效电阻R值较小值较小山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院并联电路的等效阻抗为：并联电路的等效阻抗为：USZLRISZCILIC且上式中，当且上式中，当 时时并联电路发生谐振。并联电路发生谐振。并联电路的谐振角频率为：并联电路的谐振角频率为：2021/9/1211 RL，C并联电路谐振的特点并联电路谐振的特点RL，C并联电路的谐振角频率为：并联电

11、路的谐振角频率为：谐振时有如下特点：谐振时有如下特点：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院1、电路的等效阻抗、电路的等效阻抗Z达到最大值且等于纯电阻达到最大值且等于纯电阻L/RC，此时，电路中电压与电流同相位，此时，电路中电压与电流同相位u=i。2、一般情况下，由于、一般情况下，由于L/RC有很高的数值，故在并联有很高的数值，故在并联电路谐振时，呈高阻抗。这样，在电路谐振时，呈高阻抗。这样，在IS很小的情况下，很小的情况下，也能获得很高的输出电压。也能获得很高的输出电压。3、在串、并联电路中，、在串、并联电路中，定义品质因数定义品质因数Q2021/9/1212例例

12、例例1.6.3 1.6.3 在在在在RLRL，C C并联谐振电路中，已知并联谐振电路中，已知并联谐振电路中，已知并联谐振电路中，已知I IS S=10mA=10mA，L=48L=48 HH，R=7R=7，C=180pC=180pF F。求谐振频率。求谐振频率。求谐振频率。求谐振频率f f0 0及电流源及电流源及电流源及电流源上的压降上的压降上的压降上的压降U US S。解：解：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院2021/9/12131.6.2 低通及高通电路低通及高通电路低通与高通电路都低通与高通电路都属于最简单的滤波电路属于最简单的滤波电路，在，在电子电路中有

13、着广泛的应用。电子电路中有着广泛的应用。山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院1、RC低通滤波电路低通滤波电路该电路又称为该电路又称为一阶无源一阶无源RC低通滤波器低通滤波器，其输入、输，其输入、输出为正弦电压出为正弦电压u1、u2。Ru1Cu2RC低通电路低通电路通常，我们定义输出电压与通常，我们定义输出电压与输入电压相量之比称为电压输入电压相量之比称为电压传输系数。即：传输系数。即：2021/9/12141、RC低通电路低通电路电压传输系数电压传输系数山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院我们画出我们画出Au与与的关系曲线称为幅频特性

14、曲线。的关系曲线称为幅频特性曲线。Ru1Cu2RC低通电路低通电路结合电路图不难看出：结合电路图不难看出：2021/9/1215幅频特性曲线幅频特性曲线电压传输幅频特性表达式：电压传输幅频特性表达式：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院Ru1Cu2RC低通电路低通电路我们画出我们画出Au与与/C的的关系曲线如有所示：关系曲线如有所示：不难看出频率较低的信不难看出频率较低的信号容易通过。号容易通过。低通电路幅频特性曲线低通电路幅频特性曲线Au0.250.500.751.00123452021/9/1216时间常数及通频带时间常数及通频带定义定义=RC为时间常数。为时

15、间常数。山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院Ru1Cu2RC低通电路低通电路我们还定义我们还定义 C=1/为为半半功率点角频率。功率点角频率。这是因为当这是因为当=C=1/时时低通电路幅频特性曲线低通电路幅频特性曲线Au0.250.500.751.0012345fC=C/2称为半功率点频称为半功率点频率，有时亦称为截止频率。率，有时亦称为截止频率。0fC之间的频率范围称为之间的频率范围称为通频带。通频带。2021/9/1217例例例例1.6.4 1.6.4 在在在在RCRC低通电路中，已低通电路中，已低通电路中，已低通电路中，已知知知知R=15KR=15K，C=2

16、2nC=22nF F。求截。求截。求截。求截止频率止频率止频率止频率f fC C和和和和f fC C/5/5及及及及5f5fC C处的处的处的处的A Au u值。值。值。值。解：解：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院Ru1Cu2RC低通电路低通电路在在f=fC/5时：时：在在f=5 fC 时：时：2021/9/12182、RC高通电路高通电路或称一阶或称一阶RC高通电路高通电路山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院据此，我们也可画出高通电路的幅频特性曲线。据此，我们也可画出高通电路的幅频特性曲线。结合电路图不难看出：结合电路图不难看出

17、：Ru1Cu2RC高通电路高通电路2021/9/1219高通幅频特性曲线高通幅频特性曲线电压传输幅频特性表达式：电压传输幅频特性表达式：山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院我们画出我们画出Au与与/C的的关系曲线如有所示：关系曲线如有所示：不难看出频率较高的信不难看出频率较高的信号容易通过。号容易通过。例例1.6.5自学（自学（P31页）页）Ru1Cu2RC高通电路高通电路高通电路幅频特性曲线高通电路幅频特性曲线Au0.250.500.751.00123452021/9/1220第一章小结第一章小结1l掌握正弦交流电压、电流瞬时表达式及三掌握正弦交流电压、电流瞬时

18、表达式及三要素、相位差、有效值等的概念。要素、相位差、有效值等的概念。l掌握相量模型的概念及复数的运算规则；掌握相量模型的概念及复数的运算规则；会用相量法求解简单电路。会用相量法求解简单电路。l掌握正弦交流电路中复功率、视在功率、掌握正弦交流电路中复功率、视在功率、有功功率、无功功率、功率因数及功率因有功功率、无功功率、功率因数及功率因数角的概念。掌握电阻、电容、电感消耗数角的概念。掌握电阻、电容、电感消耗功率的特点。功率的特点。山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院2021/9/1221第一章小结第一章小结2l掌握掌握RLC串、并联网路谐振频率的计算方串、并联网路谐振频率的计算方法；以及谐振时各自的特点。法；以及谐振时各自的特点。l了解了解RC高、低通电路的电路组成及其幅频高、低通电路的电路组成及其幅频特性。特性。山东广播电视大学山东广播电视大学 计算机与通信学院计算机与通信学院2021/9/1222