电路分析基础频率响应.pptx

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1、 实际应用中，经常会遇到非正弦周期电压或电流电路。在电子技术、自动控制、计算机和无线电技术等方面，电压和电流往往都是周期性的非正弦波形。例如：单相半波整流电路的输出电压tuituouiuo+10-1 基本概念第1页/共52页+uoui二极管应用举例.单相全波桥式整流电路的输出电压tuituo第2页/共52页示波器内的水平扫描电压周期性锯齿波10-1 基本概念第3页/共52页 ub t晶体管放大电路的输入、输出电压（交直流共存电路）+VCC uS +b c e uc t10-1 基本概念第4页/共52页脉冲电路中的脉冲信号（周期性方波）u TtUm10-1 基本概念第5页/共52页若非正弦周期函

2、数 f(t)满足狄里赫利条件：.周期函数极值点的数目为有限个；间断点的数目为有限个；在一个周期内绝对可积，即：可展开成收敛的傅里叶级数 一般电工、电子技术中遇到的周期函数都能满足狄里赫利条件。10-1 基本概念第6页/共52页直流分量基波(与原函数同频）二次谐波（2倍频）高次谐波周期函数展开成傅里叶级数：10-1 基本概念第7页/共52页T/2T0t周期性方波的分解傅里叶级数展开式：常见非正弦周期信号的傅里叶级数展开式参见P112。10-1 基本概念第8页/共52页基 波三次谐波直流分量五次谐波七次谐波ttt10-1 基本概念第9页/共52页直流分量+基波直流分量基 波t10-1 基本概念第1

3、0页/共52页t直流分量+基波三次谐波直流分量+基波+三次谐波 由图可见，直流分量与各次谐波逐次叠加后所得波形，将逐渐趋于周期性方波。10-1 基本概念 显然，周期性方波对电路产生的响应，等于直流分量及各次谐波单独作用时所产生的响应之叠加。第11页/共52页10-2 频率响应的基本概念R2R1C+R2R1+第12页/共52页10-2 频率响应的基本概念第13页/共52页10-2 频率响应的基本概念第14页/共52页10-2 频率响应的基本概念第15页/共52页由本例可见：对于不同频率的激励，电路的响应不相同，响应是频率的函数。高通电路：电路对高频信号的响应明显增大低通电路：电路对低频信号的响应

4、明显增大带通电路：电路对某一频率范围内信号的响应明显增大10-2 频率响应的基本概念第16页/共52页10-3 正弦稳态网络函数.为了描述电路的频率响应特性，引入网络函数。第17页/共52页第三章 叠加方法与网络函数 回阅回阅 对于单一激励的线性、时不变电路，指定的响应对激励之比定义为网络函数，记为H，即激励可以是电压源电压或电流源电流,响应可以是任一支路的电压或电流。表 3-1 线性电阻电路网络函数 H 的分类响应响应激励激励名称及专用符号名称及专用符号策动点函数策动点函数电流电流电压电压电压电压电流电流策动点电导策动点电导Gi策动点电阻策动点电阻Ri转移函数转移函数电流电流电压电压电流电流

5、电压电压电压电压电流电流电流电流电压电压转移电导转移电导GT转移电阻转移电阻RT转移电流比转移电流比Hi转移电压比转移电压比Hu第18页/共52页 为了描述电路的频率响应特性，引入网络函数。1策动点函数 2.转移函数10-3 正弦稳态网络函数.+一、网络函数的几种形式 .第19页/共52页10-3 正弦稳态网络函数.第20页/共52页R+10-3 正弦稳态网络函数.二、RC低通电路 .第21页/共52页1110010-3 正弦稳态网络函数.第22页/共52页10-3 正弦稳态网络函数.第23页/共52页例 10-3 （P119）.R+10-3 正弦稳态网络函数.第24页/共52页（P121 练

6、习题10-1）.R+10-3 正弦稳态网络函数.三、RC高通电路 .第25页/共52页1101010-3 正弦稳态网络函数.第26页/共52页10-3 正弦稳态网络函数.第27页/共52页P124 例10-4 若电路中含有多个同频率的激励，则可采用或不采用叠加原理求响应。P125 例10-5、例10-6 若电路中含有多个不同频率的激励，则必须采用叠加原理 求响应。(如前述频率响应的基本概念例)叠加为时域形式响应的叠加，而非相量形式响应的叠加。8-410-4 正弦稳态的叠加.原因？第28页/共52页8-4 相量的线性性质和基尔霍夫定律的相量形式+_+_u(t)u1(t)u2(t)一、用相量法求同

7、频率正弦量的代数和.回阅回阅第29页/共52页P124 例10-4 若电路中含有多个同频率的激励，则可采用或不采用叠加定理求响应。P125 例10-5、例10-6 若电路中含有多个不同频率的激励，则必须采用叠加定理 求响应。且为时域形式响应的叠加，而非相量形式响应的叠加。8-4原因？10-4 正弦稳态的叠加.第30页/共52页非正弦周期信号f(t)的有效值及平均功率的叠加 定义 8-11一、有效值 .10-5 平均功率的叠加.第31页/共52页8-11 有效值 有效值相量 .RI直流Ri(t)交流 T（周期）时间内R所耗电能分别为 一、i(t)、u(t)的有效值 .回阅回阅第32页/共52页非

8、正弦周期信号f(t)的有效值及平均功率的叠加 定义 一、有效值 .8-1110-5 平均功率的叠加.第33页/共52页 即非正弦周期信号的有效值等于其直流分量的平方与各次谐波有效值的平方和之开方。非正弦周期电流的有效值为 .非正弦周期电压的有效值为 .10-5 平均功率的叠加.第34页/共52页N0i(t)u(t)+二、平均功率的叠加.10-5 平均功率的叠加.第35页/共52页 非正弦周期信号作用时，电路的平均功率等于 其直流功率与各次谐波的平均功率之代数和。（第n次谐波平均功率）.（直流功率）P132 例10-7、例10-8 .10-5 平均功率的叠加.第36页/共52页 例1.已知某非正

9、弦周期电压 u(t)的直流分量为零，当 u(t)作用在10电阻时功率为1W。若作用在该电阻的电压 为u(t)+5（V），则功率为多少？10-5 平均功率的叠加.第37页/共52页 例2.已知某非正弦周期电压 u(t)的直流分量为2V，当 u(t)作用在10电阻时功率为1W。若作用在该电阻的电压 为u(t)+5（V），则功率为多少？10-5 平均功率的叠加.第38页/共52页f(kHz)UR(V)3.005.0000.87 11.000 9.000 8.760 7.0001.82 2.57 2.49 1.6110-6 RLC电路的谐振电路的谐振 .0.871.822.572.491.615.00

10、07.0008.7609.00011.000R62090 33mH 0.01Fr L C当f=8.76kHz时，输出电压最大。第39页/共52页1带通特性+R一、RLC串联电路的频率响应.10-6 RLC电路的谐振 .第40页/共52页1Q1Q3Q2Q1Q2Q30|Hu|10-6 RLC电路的谐振 .第41页/共52页1Q1Q3Q1Q30|Hu|10-6 RLC电路的谐振 .第42页/共52页10-6 RLC电路的谐振 .第43页/共52页2谐振特性+R10-6 RLC电路的谐振 .第44页/共52页P138 例10-9、例10-10 .+R+10-6 RLC电路的谐振 .第45页/共52页P

11、141 例10-11 .+G10-6 RLC电路的谐振 .二、RLC并联电路的频率响应.第46页/共52页例 设图示电路中，激励 ui(t)包含两个频率分量1和2 (21)，即ui(t)=ui1(1)+ui2(2)。要求响应uo(t)只含有ui1(1)分量，应如何实现滤波电路？+_ui(t)uo(t)+_滤波电路R10-6 RLC电路的谐振 .第47页/共52页解：滤波电路如下图所示。C1R+_ui(t)+_uo(t)LC2选择合适参数的电感、电容元件，使即对激励分量ui2(2)处于并联谐振状态，等效为开路，输出端无ui2(2)分量。10-6 RLC电路的谐振 .滤波电路第48页/共52页即对激励分量ui1(1)处于串联谐振状态，等效为短路，该分量信号直接加到负载上。此外，使 因为 w2 w1，所以该滤波电路滤去高频信号，输出低频信号。滤波器利用谐振电路的频率特性，只允许谐振频率1邻域内的信号通过。10-6 RLC电路的谐振 .第49页/共52页C1R+_ui(t)+_uo(t)LC2输入阻抗 电路串联谐振时 10-6 RLC电路的谐振 .第50页/共52页10-6 RLC电路的谐振 .第51页/共52页感谢您的观看！第52页/共52页