电路基础（第2版）课件：电路的频率响应.pptx

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,1,电路模型和电路定律,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,电路的频率响应,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,7(,),电 路 基 础,7(,2,),电路的频率响应,7.1,网络函数,7.2,RLC,串联电路的谐振,7.3,RLC,并联电路的谐振,7.4,滤波器简介,7(,3,),7.1,网络函数,正弦稳态电路中，由于感抗、容抗跟随激励源的频率变化，导致电路的工作状态亦跟随频率变化，因此有必要分析电路在不同频率信号作用下的变化规律和特点，即研究电路的频率特性（或频率响应）本章首先介绍网络函数的概念，然后讨论了,RLC,串联、并联谐振电路的频率特性，以及它们的选频和滤波作用7.1.1,网络函数与电路的频率特性,线性正弦稳态网络中，在单一独立激励源作用下，网络中某一支路电压或电流的响应相量与网络输入的激励相量之比，定义为该响应的网络函数，即,7(,4,),7.1.2,网络函数类型,网络函数一般有六种类型：,策动点导纳：,转移导纳：,转移电压比：,转移阻抗：,策动点阻抗：,转移电流比：,7(,5,),【,例,7.1.1】,分析图示电路的频率特性。

其幅频特性为,解：,电路中，激励相量为 ，响应相量为 ，则电路的网络函数，即转移电压比,相频特性为,7(,6,),2,、,RLC,串联谐振的条件,7.2,RLC,串联电路的谐振,输入阻抗,串联谐振的条件：,X,L,=,X,C,含储能元件的线性无源二端网络（或支路），在某一特定条件下，其端口（或支路）呈现阻性，即 与 同相位，这种现象称为谐振当,X,L,=,X,C,，即,X,=,X,L,-,X,C,=0,时，,Z,=,R,，,与 同相，发生串联谐振7.2.1,RLC,串联谐振电路的条件,即：,1.,电路的谐振现象,7(,7,),RLC,串联电路发生谐振的方法：,（,1,）,L,、,C,一定时，调节信号源频率,f,等于,f,0,2,）信号源频率,f,不变时，调整,L,或,C,值，使,f,0,等于,f,7.2.2,RLC,串联谐振电路的特点,1.,RLC,串联谐振的特点,（,1,）,RLC,串联谐振时电路的阻抗最小，呈纯阻性谐振时电路阻抗为,谐振角频率：,谐振频率,(,固有频率,),：,7(,8,),Q,1,，则有,U,L0,=,U,C0,U,S,，表明在谐振或接近谐振时，电感和电容两端电压高于电源电压,U,S,。

2.,品质因数,（,3,）谐振时,L,、,C,段的等效阻抗,Z,LC,=j(,X,L0,-,X,C0,)=0,，,L,、,C,串联部分相当于短路4,）谐振时电路的电感电压与电容电压大小相等且反相抵消，串联谐振又称电压谐振2,）,U,S,一定时，谐振电路的电流,I,0,和电阻端电压,U,R0,为最大即,7(,9,),【,例,7.2.1】,RLC,串联电路，已知端口电源电压,U,S,=25mV,，,R,=40,，,L,=4mH,，,C,=160pF,，求电路发生谐振时的,f,0,、,I,0,、,Q,和,U,C0,解：,信号被,放大,125,倍,品质因数,7(,10,),（,1,）功率关系,有功功率,P,=,UI,0,cos,UI,0,=,I,0,2,R,3,、串联谐振电路的功率和能量,谐振时电感中的无功功率与电容中的无功功率互相补偿，电源发出的功率全部消耗在电阻,R,上无功功率,Q,=,UI,0,sin,0,谐振时电压电流同相，,0,，则,（,2,）能量关系,设谐振时端口电压 ，则,磁场、电场能量总和：,7(,11,),7.2.3,RLC,串联电路的频率特性,1.,阻抗的频率特性,RLC,电路输入阻抗的频率特性为,7(,12,),2.,电流的频率特性,3.,选择性与通频带,串联谐振时电路电流最大，偏离谐振频率，电流就减小，,RLC,串联电路这种选择频率的特性，称为选择性。

为方便不同谐振回路之间进行比较，用比值：,7(,13,),Q,值越大，相对电流频率特性曲线越陡偏离谐振点，曲线急剧下降，电路对非谐振频率下的输入信号具有较强的抑制能力，所以选择性好通频带（或带宽）为：,谐振曲线由最大值衰减到最大值的,倍时所对应的频率范围定义为通频带（又称为,3dB,带宽）Q,愈高，通频带愈窄或,7(,14,),【,例,7.2.2】,有一,RLC,串联电路，已知端口电源电压,U,S,=10V,，,=5000 rad/s,，调节电容,C,使电路中的电流最大，,I,max,=250mA,，测得此时电容两端的电压为,500V,，求电路参数,R,、,L,、,C,、品质因数,Q,及通频带,BW,解 电路中电流达到最大时发生串联谐振，因此有：,7(,15,),7.3.1,RLC,并联电路的谐振,1.,RLC,并联谐振的条件,入端导纳为,7.3,RLC,并联电路的谐振,谐振角频率：,谐振时：,谐振频率,(,固有频率,),：,7(,16,),2,、,RLC,并联谐振的特点,(1),RLC,并联谐振时，电路的输入导纳最小，输入阻抗最大，呈阻性2),如果外加激励电流,I,S,保持不变，则电路发生并联谐振时端电压将达到最大值。

3),RLC,并联谐振时，电感支路电流和电容支路电流大小相等且反相并联谐振也称电流谐振此时，,L,、,C,并联部分相当于开路，电源电流全部通过电阻7(,17,),3,、品质因数,Q,电感电流或电容电流与激励信号源电流之比定义为,RLC,并联谐振电路的品质因数,Q,7.3.2,电感线圈与电容并联电路的谐振,电感线圈与电容器并联的电路，有,RL,-,C,模型，用,RLC,并联电路来等效Q,1,时，电感和电容中电流大于电源电流7(,18,),入端复导纳为：,1,、谐振频率,谐振时：,只有当 ，即 才有可能使电路发生谐振当,0,L,R,时，有：,谐振角频率：,7(,19,),2.,电感线圈与电容并联电路的谐振特点,（,1,）谐振时，电路的输入导纳很小，输入阻抗很大，但不是最大值当 时，,RL,-,C,电路发生谐振的特点与,RLC,并联谐振的接近2,）如果保持端口总电流不变，则谐振时电路两端将呈现高电压3,）谐振时在电感支路和电容中出现较大电流，支路电流是总电流的,Q,倍7(,20,),7.4,滤波器简介,在输入和输出端口之间设计专门的电路，使需要的频率分量顺利通过，抑制或削弱不需要的频率分量，这种具有选频功能的中间电路，工程上称为滤波电路或滤波器。

L,通低频阻高频，,C,通高频阻低频,7(,21,),1.,低通滤波器,使低频分量顺利通过，而高频分量受到抑制的电路图示,RC,低通滤波器幅频特性和相频特性曲线图示几种电路也属于低通滤波器,0,C,的频率范围为通频带,7(,22,),2.,高通滤波器,使高频分量顺利通过，而低频分量受到抑制的电路幅频特性曲线和相频特性曲线,图示几种电路也属于高通滤波器,C,的频率范围为通频带,7(,23,),3.,带通滤波器,某一频率范围内的信号分量顺利通过，而其他频率的信号分量受到抑制的电路幅频特性曲线和相频特性曲线,C1,C2,的频率范围为通频带,7(,24,),4.,带阻滤波器,某一频率范围内的信号分量受到抑制，而其他频率的信号分量顺利通过的电路幅频特性曲线和相频特性曲线,C1,C2,的频率范围为阻带,7(,25,),五.谐振滤波器,利用,RLC,串联谐振电路和并联谐振电路的频率特性，进行选频、滤波在谐振频率附近,LC,串联部分呈现低阻，,LC,并联部分呈现高阻，因此可设计出带通或带阻滤波器图示为利用谐振电路构成的带通滤波器、带阻滤波器7(,26,),祝学习愉快！,。