电路原理第11章.pptVIP

* 第十一章 电路的频率响应 11.1 网络函数 11.2 RLC串联谐振 11.3 RLC并联谐振 11.4 波特图 11.5 滤波器简介 11.1 网络函数 当电路中激励源的频率变化时，电路中的感抗、容抗将跟随频率变化，从而导致电路的工作状态亦跟随频率变化。因此，分析研究电路和系统的频率特性就显得格外重要。 频率特性 电路和系统的工作状态跟随频率而变化的现象，称为电路和系统的频率特性，又称频率响应。 1. 网络函数H（jω）的定义 在线性正弦稳态网络中，当只有一个独立激励源作用时，网络中某一处的响应（电压或电流）与网络输入之比，称为该响应的网络函数。 2. 网络函数H(jω)的物理意义 驱动点函数 线性 网络 策动点阻抗 策动点导纳 激励是电流源，响应是电压 激励是电压源，响应是电流 线性 网络 转移函数(传递函数) 线性 网络 转移 导纳 转移 阻抗 转移 电压比 转移 电流比 激励是电压源 激励是电流源 线性 网络 注意 ? H(j?)与网络的结构、参数值有关，与输入、输出变量的类型以及端口对的相互位置有关，与输入、输出幅值无关。因此网络函数是网络性质的一种体现。 ? H(j?) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分： 模与频率的关系 幅频特性 幅角与频率的关系 相频特性 ? 网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。 例 求图示电路的网络函数 和 2? jω + _ + _ jω 2? 解 列网孔方程解电流 转移导纳 转移电压比 以网络函数中jω的最高次方的次数定义网络函数的阶数。 注意 由网络函数能求得网络在任意正弦输入时的端口正弦响应，即有 11.2 RLC串联谐振 R + - + - + - + - j? L 1. 串联谐振 含有电感、电容及电阻的二端正弦稳态电路，在特定的电源角频率条件下，端口电压和端口电流同相位，称为谐振。 1）串联谐振条件： Im(Z) Re(Z) 0 R ?= ?0 ? ?0 ? ? ?0 ? 幅频特性 相频特性 X(? ) |Z(? )| XL(? ) XC(? ) R ? 0 ? Z (? ) o Z(jω)频响曲线 ? (? ) ? 0 ? o –?/2 ?/2 Z(jω)频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述： 容性区 感性区 电阻性 3）品质因数Q 定义： RLC串联电路在谐振时的电容电压或电感电压与外加电压的大小之比 2）谐振时电路的特点 （1）阻抗最小，Z=R；电流I、UR最大; （2） （3）无功功率为零，电感与电容完全补偿 R + - + - + - + - j? L R + - + - + - + - j? L 4）谐振曲线 工程上关于频带宽度的定义（3db带宽） 0 ? 1 ?0 ?1 ?2 0.707 Q值越大，曲线越尖锐，选频特性越好。 通频带： Q增大 5) 串联谐振应用举例 假设u1 、u2 、u3为来自3个不同电台（不同频率）的信号，由L2-C组成的谐振电路可选出需要的电台信号。 收音机接收电路 u1 u2 u3 L2 RL2 C L2-C：组成谐振电路 L3：将选择的信号送到放大电路 L1：接收天线 L1 L2 L3 C 若： 解：如果要收听u1的节目，应使电路在f1时发生谐振，即： 问题：如果要收听u1的节目，C应调到多大？ u1 u2 u3 L2 RL2 C 1. 并联谐振 L R C + _ 当 时，u和i同相，电路发生谐振。 1）并联谐振条件： 11.3 RLC并联谐振 3）品质因数Q 定义： 并联电路谐振时流过电容或电感的电流与外加电流大小之比 2）谐振时电路特点 （1）阻抗最大，Z=L/RC；电压U最大 （3）无功功率为零，电感与电容完全补偿 （2） L R C + _ 11.4 波特图 对电路和系统的频率特性进行分析时，为了直观地观察频率特性随频率变化的趋势和特征，工程上常采用对数坐标来作频响曲线，这种用对数坐标描绘的频率响应图就称为频响波特图。 改写网络函数为 画出网络函数的波特图。 例 解 因此对数模（单位分贝） 幅频波特图 相位（单位度） 相频波特图 11.5 滤波器简介 滤波器 工程上根据输出端口对信号频率范围的要求，设计专门的网络，置于输入—输出端口之间，使输出端口所需要的频率分量能够顺利通过，而抑制或削弱不需要的频率分量，这种具有选频功能的中间网络，工程上称为滤波器。 有源滤波器 利用有源元件运算放大器构成的滤波器称为有源滤波器。 *