邱关源《电路》第五版 第十一章 电路的频率响应.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,网络函数,RLC,串联电路的谐振,RLC,串联电路的频率响应,RLC,并联谐振电路,电路,第十一章 电路的频率响应,1.,基本概念,频率响应,(Frequency Response),电路和系统的工作状态随频率变化的现象,称为电路和系统的频率响应。,电路,11-1,网络函数,2),网络函数,(network function),在单输入变量（一个激励变量）单输出变量（一个输出变量）之间的用来描述电路频率特性的函数，称为网络函数。,3),网络函数的阶数,网络函数中,j,的最高次方的次数。,2.,网络函数分类,电路,11-1,网络函数,：为电压相量 或电流相量 。,：为电压源相量 或电流源相量 。,电路,11-1,网络函数,：,驱动点阻抗,、,驱动点导纳,。,：,转移函数,转移阻抗,转移导纳,转移电流比,转移电压比,Case 1:,电路,11-1,网络函数,幅频特性,：网络函数的模与频率的关系 。,相频特性,：网络函数的幅角与频率的关系 。,Case 2:,3.,举例,电路,11-1,网络函数,求下图所示电路的驱动点阻抗 、转移电流比,和转移阻抗 。,+,-,+,-,1F,2H,电路,11-1,网络函数,解：,+,-,+,-,1F,2H,电路,11-1,网络函数,+,-,+,-,1F,2H,所求网络函数：,1.,串联谐振及谐振条件,(,Series Resonance,),在,R,、,L,、,C,串联电路中，在正弦激励下，当,端口电压相量与电流相量同相,时，称电路发生了,串联谐振。,R,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,存在,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,容性区,且,电阻性,感性区,且,阻抗 以 为中心,在全频域内随频率变动的,情况区分为,3,个频域区。,f,0,完全由,电路参数,决定，反映了串联电路的一种固有性质，,f,0,又称为,电路的固有频率。,2.,串联谐振的特征,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,2.1,谐振时电压电流同相,2.2,谐振时的阻抗、电流,阻抗的模,谐振时,X,=0,阻抗的模有最小值。,R,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,谐振峰,:,谐振时电流值。,谐振峰：,电流达到的极,大值，可作为判断是否,发生谐振的标志。,2.3,谐振时的电压,电压,R,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,Q,值,品质因数,(,quality factor),电感上电压与电容上电压,大小,相等，相位相反,，相互完全抵消；,电阻上电压等于电源电压。,又称为,电压谐振,2.4,谐振时功率、能量,有功功率,谐振时电感与电容之间进行着能量交换，与电,源之间无能量交换。,无功功率,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,W,L,、,W,C,设,谐振时电感与电容中,所储存的能量,总和,是不随,时间变化的一个,常量,，正,说明了,电路与电源无能量,交换。,Q,值,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,3.,举例,电路,11-2,RLC,串联电路的谐振,R,例,:,已知,RLC,串联电路中,，谐振角,频率 ，,V,。求电容,C,及各元件,电压的瞬时表达式。,解：,由,得：,设,得：,1.,频率响应,(,Frequency Response),电路中,电流、电压、阻抗（或导纳）的模和,阻抗角（导纳角）等随频率变化的特性，,称为频,率特性，或称频率响应。,电流、电压随频率变化,的曲线,，称为,谐振曲线,。,电路,11-3,RLC,串联电路的频率响应,以 为横坐标,重点 幅频特性,以 为横坐标，以 为纵坐标,0,1,电路,11-3,RLC,串联电路的频率响应,1.1,幅频响应,通用曲线,由曲线可以看出：,电路对偏离谐振频率的输出有抑制能力。这种性能称为选择性。,通频带：,0,1,选择性的好坏,曲线的形状,Q,值的大小,这一点对应的,两个,通用曲线上,频率点之间的宽度为通频带，,规定了谐振电路,允许,通过信号的频率范围。,电路,11-3,RLC,串联电路的频率响应,通频带：,下边带,上边带,Q,f,通频带窄,Q,f,通频带宽,0,1,电路,11-3,RLC,串联电路的频率响应,电路,11-3,RLC,串联电路的频率响应,1.2,幅频特性,0,U,L,/U,U,C,/U,1,Q,U,L,/U,U,C,/U,1,出现峰值的,条件为,Q,0.707,当,Q,很大时,两峰值向,谐振频,率,接近。,当,Q,100,11-4,RLC,并联谐振电路,例：求图示电路的谐振频率。,解：,L,1,C,1,L,2,C,2,当,Z,=0,时，可得到串联谐振频率,当,Z,=,时，可得,到并联谐振频率,11-4,RLC,并联谐振电路,一、,串联,谐振和并联谐振,的条件,二、串联谐振和并联谐振的重要特征,三、电路谐振时的相关计算,四、谐振电路的应用,电路,第十一章 小 结,