第3章-电路定理优秀PPT.ppt

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1、第第9章章 频率特性和谐振现象频率特性和谐振现象v问题引出：问题引出：v 频率变更频率变更 感抗与容抗随之变更感抗与容抗随之变更 响应的大小和相响应的大小和相位随之变更位随之变更v本章任务：探讨电路特性与频率的关系本章任务：探讨电路特性与频率的关系91 网络函数和频率特性网络函数和频率特性一、网络函数一、网络函数齐性定理：齐性定理：线性、直流、单电源电路：线性、直流、单电源电路：线性、正弦、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和频率特性 网络函数：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：

2、同一端口：H称为等效阻抗或等效导纳称为等效阻抗或等效导纳不同端口：不同端口：H称为转移（或传递）函数称为转移（或传递）函数 即：即：转移电压比转移电压比/电流比、转移阻抗电流比、转移阻抗/导纳导纳响应与频率的关系确定于网络函数与频率的关系响应与频率的关系确定于网络函数与频率的关系91 网络函数和频率特性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更的特性）二、频率特性（响应或网络函数随频率变更的特性）1、分析、分析R、C串联电路的频率特性串联电路的频率特性 已知已知 为为激励，激励，、为为响响应应。设设-RC电路的电路的固有频率固有频率91 网络函数和频率特性网络函数和频率特性低通滤

3、波低通滤波高通滤波高通滤波滤波：使某些频率的信号顺当通过，抑制其它频率信号滤波：使某些频率的信号顺当通过，抑制其它频率信号滤波分类：低通、高通、带通、带阻滤波滤波分类：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截止频率：网络函数的模下降到最大值的时对应的频率时对应的频率通带通带阻带阻带91 网络函数和频率特性网络函数和频率特性2、分析、分析RLC串联电路的频率特性串联电路的频率特性为为激励，激励，其中：其中：、为为响响应应。分别以分别以设设 -RLC串联电路的串联电路的固有频率固有频率令令称为称为RLC串联电路的串联电路的特性阻抗特性阻抗称为称为RLC串联电路的串联电路的品

4、质因数品质因数令91 网络函数和频率特性网络函数和频率特性带通带通低通低通高通高通通带宽度通带宽度只有当只有当幅频特性才存在极大值幅频特性才存在极大值92 串联谐振电路串联谐振电路v谐振：谐振：v 含有电感和电容的沟通一端口，当端电压和端口含有电感和电容的沟通一端口，当端电压和端口v电流同相即电路呈纯阻性时称为谐振电流同相即电路呈纯阻性时称为谐振v分类：分类：v串联谐振：串联谐振：L与与C串联电路中的谐振串联电路中的谐振v并联谐振：并联谐振：L与与C并联电路中的谐振并联电路中的谐振v耦合谐振耦合谐振:由互感或电容耦合成的双回路谐振电路由互感或电容耦合成的双回路谐振电路v谐振在无线电工程、电子测

5、量技术领域应用特别广泛。谐振在无线电工程、电子测量技术领域应用特别广泛。92 串联谐振电路串联谐振电路 谐振角频率：谐振角频率：一、谐振条件：一、谐振条件：即即 调谐：调谐：L、C不变，调整电源频率使不变，调整电源频率使 或电源频率不变，调整或电源频率不变，调整L或或C使使92 串联谐振电路串联谐振电路谐振曲线：电压、电流随频率变更的曲线谐振曲线：电压、电流随频率变更的曲线 主要用于表示电压、电流在谐振点旁边的变动状况，主要用于表示电压、电流在谐振点旁边的变动状况，可由相应的幅频特性曲线干脆画出谐振曲线可由相应的幅频特性曲线干脆画出谐振曲线 通频带：通频带：Q Q越高，越高，但选择性越好但选择

6、性越好通频带越窄通频带越窄92 串联谐振电路串联谐振电路二、谐振特征二、谐振特征1 1电路呈纯阻性，电路呈纯阻性，2.2.若端电压确定，电流达到最大值：若端电压确定，电流达到最大值：，3 3电压谐振电压谐振：阻抗模最小阻抗模最小相量图相量图92 串联谐振电路串联谐振电路特性阻抗：特性阻抗：品质因数：品质因数：（谐振时电抗电压与电阻电压的比值）（谐振时电抗电压与电阻电压的比值）（谐振时的电抗模）（谐振时的电抗模）4 4功率：功率：由于端口电压、电流同相，由于端口电压、电流同相，只吸取有功（只吸取有功（R R）不吸取无功（感性和容性无功抵消）不吸取无功（感性和容性无功抵消）92 串联谐振电路串联谐

7、振电路三、应用三、应用避开：电力工程中过大的电压可能击穿电器设备的绝缘避开：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例如：无线电接收机输入电路无线电接收机无线电接收机 接收机等效电路接收机等效电路 调整调整C C，使，使谐振频率信号谐振频率信号最大，最大，很大很大非谐振频率信号输出很小非谐振频率信号输出很小从而选择信号，抑制干扰从而选择信号，抑制干扰接收天线接收天线谐振电路谐振电路不同不同 f 的的感应电压信号感应电压信号92 串联谐振电路串联谐振电路例题例题9.1：一个线圈与电容串

8、联，线圈电阻：一个线圈与电容串联，线圈电阻R=16.2，电感，电感L=0.26mH，当把电容调整到，当把电容调整到100pF时发生串联谐振。时发生串联谐振。(1)求谐振频率和品质因数；求谐振频率和品质因数；(2)设外加电压为设外加电压为10V，其，其频率等于电路的谐振频率，求电路中的电流和电容电压；频率等于电路的谐振频率，求电路中的电流和电容电压；(3)若外加电压仍为若外加电压仍为10V，但其频率比谐振频率高，但其频率比谐振频率高10%，再求电容电压。，再求电容电压。线圈与电容串联电路线圈与电容串联电路解：解：92 串联谐振电路串联谐振电路当电源频率比电路谐振频率高当电源频率比电路谐振频率高1

9、0%时：时：93 并联谐振电路并联谐振电路v复习：复习：v串联谐振的特点：电压谐振。串联谐振的特点：电压谐振。v谐振时电感或电容上电压很大，是端口电压的谐振时电感或电容上电压很大，是端口电压的Q倍，倍，v品质因数品质因数Q越大，谐振电路的选频特性越好。越大，谐振电路的选频特性越好。v思索：思索：v假如信号源内阻很大，对谐振特性有何影响？假如信号源内阻很大，对谐振特性有何影响？v信号源内阻大将使串联等效电阻变大，从而降低回路的信号源内阻大将使串联等效电阻变大，从而降低回路的v品质因素，使谐振电路的选频性变差。品质因素，使谐振电路的选频性变差。v这时可以接受并联谐振电路。这时可以接受并联谐振电路。

10、串联谐振适用于信号源内阻很小的状况串联谐振适用于信号源内阻很小的状况Rs+-93 并联谐振电路并联谐振电路一、一、GCL并联谐振（与串联谐振加以对比）并联谐振（与串联谐振加以对比）1、条件：、条件：条件：条件：ImIm（Y Y）=0 =0 即即谐振角频率：谐振角频率：2、特征：、特征：（1）电路呈现呈）电路呈现呈纯阻性，纯阻性，等效导纳：等效导纳：导纳模最小（即阻抗模最大）导纳模最小（即阻抗模最大）93 并联谐振电路并联谐振电路（2 2）若端电流）若端电流I I确定，端电压确定，端电压U U达最大值达最大值 （3）电流谐振电流谐振 品质因数：品质因数：（谐振时电感或电容电流与端口总电流之比）（

11、谐振时电感或电容电流与端口总电流之比）（4）功率）功率 只吸取有功，不须要无功（能量互换只发生在只吸取有功，不须要无功（能量互换只发生在L、C之间）之间）相量图相量图93 并联谐振电路并联谐振电路二、线圈（二、线圈（RL）与电容并联谐振）与电容并联谐振1、条件、条件条件：条件：谐振角频率：谐振角频率：等效导纳：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，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行忽视，与电容器并联时，由于实际电感线圈的电阻不行忽视，与电容器并联时，其电路模型如图所示其电路模型如图所示93 并联谐振电路并联谐振电路调谐：调谐：R R、

12、L L、C C不变，调整电源频率不变，调整电源频率 不变，调节电路参数不变，调节电路参数L或或C调整调整C时得时得（当（当 时存在）时存在）调整调整L时可得时可得 （当（当R1/2 C 时存在）时存在）93 并联谐振电路并联谐振电路2、特征、特征（1 1）电路呈现）电路呈现纯阻性，纯阻性，（2 2）若端电流）若端电流I I确定，端电压确定，端电压U U接近最大值接近最大值 导纳模接近最小值导纳模接近最小值（阻抗模接近最大值）（阻抗模接近最大值）93 并联谐振电路并联谐振电路（3）电流谐振电流谐振（4）功率：只吸取有功，不须要无功（能量互换只在）功率：只吸取有功，不须要无功（能量互换只在L、C之

13、间）之间）相量图相量图定义线圈的品质因数：定义线圈的品质因数：当线圈的品质因数当线圈的品质因数Q很高时，很高时，思索题：志向状况下，纯电感与纯电容并联谐振的状况？志向状况下，纯电感与纯电容并联谐振的状况？93 并联谐振电路并联谐振电路93 并联谐振电路并联谐振电路v分析：分析：实际并联谐振阻抗：实际并联谐振阻抗：当当时：时：所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。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，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。其中的电流可能很大，形成内部环流。93 并联谐振电路并联谐振

14、电路例题例题9.2：一个电感为一个电感为0.25mH，电阻为，电阻为25 的线圈与的线圈与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。谐振时的阻抗。解：解：谐振阻抗远大于线圈电阻谐振阻抗远大于线圈电阻93 并联谐振电路并联谐振电路例例9.3:利用谐振进行选频、滤波。利用谐振进行选频、滤波。电路中，输入信号中含有电路中，输入信号中含有f0=100HZ，f1=500HZ的两种频的两种频率信号，率信号，L=100mH，若要将频率，若要将频率f0的信号滤去，则应选的信号滤去，则应选多大的电容？多大的电容？解：解：当当LC并联谐振于频率并联谐振于频率f0 时时可滤出该频率信号可滤出该频率信号=可得：可得：f0F=25.4F=C接接收收网网络络L谐振谐振滤波器滤波器本章小结本章小结1、网络函数和频率特性、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网络函数和频率特性的基本概念和分析方法 滤波的概念滤波的概念2、谐振、谐振 娴熟驾驭串联和并联谐振的条件和特点娴熟驾驭串联和并联谐振的条件和特点 了解谐振的应用了解谐振的应用 -本章重点本章重点