第11章 电路的频率响应.ppt

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1、第十一章第十一章 电路的频率响应11-2 RLC11-2 RLC串联电路的谐振串联电路的谐振11-411-4 RLC RLC并联谐振电路并联谐振电路11-2 11-2 RLCRLC串联电路的谐振串联电路的谐振 谐谐振振现现象象的的研研究究有有重重要要的的实实际际意意义义。一一方方面面谐谐振振现现象象得得到到广广泛泛的的应应用用，另另一一方方面面在在某某些些情况下电路中发生谐振会破坏正常工作。情况下电路中发生谐振会破坏正常工作。一、一、RLCRLC串联电路串联电路RO电抗随频率变化电抗随频率变化的特性曲线的特性曲线当当 L=1/C，电电路路中中电电压压、电电流流同同相。相。电路的这种状态称为谐振

2、。电路的这种状态称为谐振。串联谐振条件：串联谐振条件：二、串联谐振的定义二、串联谐振的定义由于串联电路中的感抗和容抗有相互抵消作用，由于串联电路中的感抗和容抗有相互抵消作用，所以，当所以，当=0时，出现时，出现X(0)=0，这时端口上的这时端口上的电压与电流同相电压与电流同相，工程上将电路的这种工作状况称为工程上将电路的这种工作状况称为谐振谐振，由于是在由于是在RLC串联电路中发生的，故称为串联谐振。串联电路中发生的，故称为串联谐振。三、串联谐振的条件三、串联谐振的条件Im Z(j)=0四、谐振频率四、谐振频率角频率角频率频率频率谐振频率又称为电路的谐振频率又称为电路的固有频率固有频率，是由电

3、路的结构和参数决定的。是由电路的结构和参数决定的。串联谐振频率只有一个，串联谐振频率只有一个，是由串联电路中的是由串联电路中的L、C参数参数决定决定的，的，而与串联电阻而与串联电阻R无关。无关。Im Z(j)=0五、串联谐振的特征五、串联谐振的特征1、阻抗、阻抗=R谐振时阻抗为谐振时阻抗为最小最小值。值。2、电流、电流在输入电压有效值在输入电压有效值 U 不变的情况下，电流为不变的情况下，电流为最大最大。3、电阻电压、电阻电压实验时可根据此特点判别串联谐振电路发生谐振与否。实验时可根据此特点判别串联谐振电路发生谐振与否。六、谐振曲线六、谐振曲线 电电流流和和电电压压随随频频率率变变化化的的特特

4、性性称称为为频频率率特特性性，或或称称频频率率响响应应，它它们们随随频频率率变变化化的的曲曲线线称称为为谐谐振振曲线。曲线。OI()七、品质因数七、品质因数谐振时有谐振时有所以串联谐振又称为所以串联谐振又称为电压谐振电压谐振。串联谐振电路的品质因数串联谐振电路的品质因数如果如果Q1，则有则有 当当Q1，表表明明在在谐谐振振时时或或接接近近谐谐振振时时，会会在在电电感感和和电电容容两两端端出出现现大大大大高高于于外外施施电电压压U的的高高电电压压，称为称为过电压现象过电压现象，往往会造成元件的损坏。，往往会造成元件的损坏。如果如果Q1，则有则有 当当Q1，表表明明在在谐谐振振时时或或接接近近谐谐

5、振振时时，会会在在电电感感和和电电容容两两端端出出现现大大大大高高于于外外施施电电压压U的的高高电电压压，称为称为过电压现象过电压现象，往往会造成元件的损坏。，往往会造成元件的损坏。但但谐谐振振时时L和和C两两端端的的等等效效阻阻抗抗为为零零(相相当当于于短短路路)。串串联联电电阻阻的的大大小小虽虽然然不不影影响响串串联联谐谐振振电电路路的的固固有有频频率率，但但有有控控制制和和调调节节谐谐振振时时电电流流和和电电压压幅幅度度的的作用。作用。八、功率八、功率 谐振时，电路的无功功率为零，这是由于阻抗谐振时，电路的无功功率为零，这是由于阻抗角为零，所以电路的功率因数角为零，所以电路的功率因数=1

6、整个电路的复功率整个电路的复功率=P但但分别分别不等于零不等于零。谐振时电路不从外部吸收无功功率谐振时电路不从外部吸收无功功率 电路内部的电感与电容之间周期性地进行电路内部的电感与电容之间周期性地进行磁场能磁场能量和电场能量的交换量和电场能量的交换，这一能量的总和为，这一能量的总和为常量。常量。串联谐振应用举例串联谐振应用举例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将选择的信号送 接收电路接收电路 组成谐振电路，选出所需的电台。组成谐振电路，选出所需的电台。为来自为来自3个不同电台个不同电台(不同频率不同频率)的电动势信号；的电动势信号；已知

7、：已知：解：解：如果要收听如果要收听 节目，节目，C 应配多大？应配多大？问题问题：结论：结论：当当 C 调到调到 150 pF 时，可收听到时，可收听到 的节目。的节目。11-411-4 RLCRLC并联谐振电路并联谐振电路一一、RLCRLC(GLCGLC)并联电路并联电路G二、并联谐振的定义二、并联谐振的定义由于发生在并联电路中，所以称为由于发生在并联电路中，所以称为并联谐振并联谐振。三、并联谐振的条件三、并联谐振的条件四、谐振频率四、谐振频率可解得谐振时可解得谐振时角频率角频率频率频率该频率称为电路的固有频率。该频率称为电路的固有频率。五、并联谐振的特征五、并联谐振的特征1、输入导纳最小

8、、输入导纳最小=G或者说输入阻抗最大或者说输入阻抗最大G2、端电压达最大值、端电压达最大值可以根据这一现象可以根据这一现象判别判别并联并联电路谐振与否。电路谐振与否。六、品质因数六、品质因数并联谐振时有并联谐振时有所以并联谐振又称所以并联谐振又称电流谐振电流谐振。如如果果Q1，则则谐谐振振时时在在电电感感和和电电容容中中会会出出现现过过电电流流，但但从从L、C两两端端看看进进去去的的等等效效电电纳纳等等于于零零，即阻抗为无限大，相当于即阻抗为无限大，相当于开路开路。G七、功率和能量七、功率和能量谐振时无功功率谐振时无功功率所以所以表明在谐振时，电感的磁场能量与电容的电场表明在谐振时，电感的磁场

9、能量与电容的电场能量彼此相互交换，两种能量的总和为能量彼此相互交换，两种能量的总和为常数。常数。G八、电感线圈和电容并联的谐振电路八、电感线圈和电容并联的谐振电路R+_ _谐振时，有谐振时，有故有故有由上式可解得由上式可解得显然，只有当显然，只有当R+_ _O当电感线圈的阻抗角当电感线圈的阻抗角 很大，很大，谐振时有谐振时有过电流过电流出现在电感支路和电容中。出现在电感支路和电容中。消除噪声消除噪声 谐振滤波器谐振滤波器利用谐振进行选频、滤波。利用谐振进行选频、滤波。在噪声频率下发生并联谐振，在噪声频率下发生并联谐振，即可消除噪声。即可消除噪声。-信号源信号源-噪声源噪声源已知：已知：C接接收

10、收网网络络谐振谐振滤波器滤波器L提取信号提取信号在信号源频率下发生串联谐在信号源频率下发生串联谐振，信号即可顺利地到达接振，信号即可顺利地到达接收网络。收网络。-信号源信号源-噪声源噪声源已知：已知：接接收收网网络络谐振谐振滤波器滤波器LC分析（一）：抑制噪声分析（一）：抑制噪声信号被滤掉了信号被滤掉了令：令：消除噪声消除噪声提取信号提取信号接接收收网网络络谐振谐振滤波器滤波器分析（二）：分析（二）：提取信号提取信号接接收收网网络络谐振谐振滤波器滤波器则信号全部降落在接收网络上。则信号全部降落在接收网络上。若在若在下下习题：习题：11-6,11-7,11-9 11-6 求题求题11-6图所示电

11、路在哪些频率时短路或开路？图所示电路在哪些频率时短路或开路？11-6 求题求题11-6图所示电路在哪些频率时短路或开路？图所示电路在哪些频率时短路或开路？11-6 求题求题11-6图所示电路在哪些频率时短路或开路？图所示电路在哪些频率时短路或开路？11-6 求题求题11-6图所示电路在哪些频率时短路或开路？图所示电路在哪些频率时短路或开路？11-7 RLC串联电路中，串联电路中，求电路的谐振频率求电路的谐振频率f0,谐振时的谐振时的电容电压电容电压UC。11-9 RLC串串 联联 电电 路路 中中,US=1V,电源频率电源频率fS=1MHz,发生谐振发生谐振时时I(j0 0)=100mA,UC(j0 0)=100V。试求。试求R、L和和C的值的值,Q值。值。