電路的頻率響應(yīng)-修改.ppt
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第11章電路的頻率響應(yīng),11.1網(wǎng)絡(luò)函數(shù),11.2RLC串聯(lián)電路的諧振,11.3RLC并聯(lián)電路的諧振,11.1網(wǎng)絡(luò)函數(shù),當(dāng)電路中激勵源的頻率變化時(shí),電路中的感抗、容抗將跟隨頻率變化,從而導(dǎo)致電路的工作狀態(tài)亦跟隨頻率變化。因此,分析研究電路和系統(tǒng)的頻率特性就顯得格外重要。,,頻率特性,,電路和系統(tǒng)的工作狀態(tài)跟隨頻率而變化的現(xiàn)象,稱為電路和系統(tǒng)的頻率特性,又稱頻率響應(yīng)。,1.網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(jω)的定義,在線性正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)中,當(dāng)只有一個(gè)獨(dú)立激勵源作用時(shí),網(wǎng)絡(luò)中某一處的響應(yīng)(電壓或電流)與網(wǎng)絡(luò)輸入之比,稱為該響應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。,2.網(wǎng)絡(luò)函數(shù)H(jω)的物理意義,驅(qū)動點(diǎn)函數(shù),驅(qū)動點(diǎn)阻抗,驅(qū)動點(diǎn)導(dǎo)納,激勵是電流源,響應(yīng)是電壓,激勵是電壓源,響應(yīng)是電流,,,轉(zhuǎn)移函數(shù)(傳遞函數(shù)),轉(zhuǎn)移導(dǎo)納,轉(zhuǎn)移阻抗,轉(zhuǎn)移電壓比,轉(zhuǎn)移電流比,激勵是電壓源,激勵是電流源,注意,?H(j?)與網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)、參數(shù)值有關(guān),與輸入、輸出變量的類型以及端口對的相互位置有關(guān),與輸入、輸出幅值無關(guān)。因此網(wǎng)絡(luò)函數(shù)是網(wǎng)絡(luò)性質(zhì)的一種體現(xiàn)。,?H(j?)是一個(gè)復(fù)數(shù),它的頻率特性分為兩個(gè)部分:,模與頻率的關(guān)系,幅頻特性,,幅角與頻率的關(guān)系,相頻特性,,?網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可以用相量法中任一分析求解方法獲得。,在同時(shí)含有L和C的交流電路中,如果總電壓和總電流同相,稱電路處于諧振狀態(tài)。此時(shí)電路與電源之間不再有能量的交換,電路呈電阻性。,研究諧振的目的,就是一方面在生產(chǎn)上充分利用諧振的特點(diǎn),(如在無線電工程、電子測量技術(shù)等許多電路中應(yīng)用)。另一方面又要預(yù)防它所產(chǎn)生的危害。,諧振的概念:,11.2正弦電流電路的串聯(lián)諧振,或:,即,諧振條件:,諧振時(shí)的角頻率,一.產(chǎn)生諧振的條件,二.諧振頻率,根據(jù)諧振條件:,或:,可得諧振頻率為:,三.電路發(fā)生諧振的方法,1.電源頻率f一定,調(diào)參數(shù)L、C使fo=f;,2.電路參數(shù)LC一定,調(diào)電源頻率f,使f=fo,四.串聯(lián)諧振特征,諧振時(shí),1)Z=R,具有電阻效應(yīng),阻抗的模最小,2)電抗:X=XL+XC=0,即,,特性阻抗(Ω),2電流,1),電流最大,2),同相,3)電工技術(shù)中,,品質(zhì)因數(shù)(無單位),表征諧振電路的性能,3電壓,1)電阻電壓:,大小相等、相位相差180?,2)電感電壓:,3)電容電壓:,,所以,串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振,UC、UL將大于電源電壓U,當(dāng)時(shí):,有:,如Q=100,U=220V,則在諧振時(shí),所以電力系統(tǒng)應(yīng)避免發(fā)生串聯(lián)諧振。,,4相量圖,5能量關(guān)系,1)轉(zhuǎn)換關(guān)系,有功功率達(dá)到最大。,電路的有功功率為,則諧振時(shí),電路不從外部吸收無功功率,但電路內(nèi)部的電感與電容之間周期性地進(jìn)行磁場能量與電場能量的交換。,而此時(shí),,2)電磁總能量,電容和電感上的總能量為,諧振時(shí),設(shè),則,常數(shù),電感和電容的能量按正弦規(guī)律變化,最大值相等;它們的總和是常量,不隨時(shí)間變化,正好等于最大值。,五.電路的頻率特性和諧振曲線,1.阻抗的頻率特性,(1)特性關(guān)系式,,(2)特性曲線,,,,,容性,感性,,阻抗相頻特性,阻抗幅頻特性,2.電流的頻率特性,(1)特性關(guān)系式,(2)電流諧振曲線,,從電流諧振曲線看到,諧振時(shí)電流達(dá)到最大,當(dāng)w偏離w0時(shí),電流從最大值I0降下來。換句話說,串聯(lián)諧振電路對不同頻率的信號有不同的響應(yīng),對諧振信號最突出(表現(xiàn)為電流最大),而對遠(yuǎn)離諧振頻率的信號加以抑制(電流小)。這種對不同輸入信號的選擇能力稱為“選擇性”。,(3)選擇性與通用諧振曲線,a.選擇性,為了方便與不同諧振回路之間進(jìn)行比較,把電流諧振曲線的橫、縱坐標(biāo)分別除以w0和I(w0),即,b.通用諧振曲線,Q越大,諧振曲線越尖。當(dāng)稍微偏離諧振點(diǎn)時(shí),曲線就急劇下降,電路對非諧振頻率下的電流具有較強(qiáng)的抑制能力,所以選擇性好。,Q=10,Q=1,Q=0.5,,,,通用諧振曲線:,因此,Q是反映諧振電路性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。,稱為通頻帶BW,I/I0=0.707以分貝(dB)表示:,20log10I/I0=20lg0.707=–3dB。,所以,?1、?2稱為3分貝頻率。,在處作一水平線,與每一諧振曲線交于兩點(diǎn),對應(yīng)橫坐標(biāo)分別為和。,3.電壓的頻率特性,(1)特性關(guān)系式,①時(shí),②時(shí),L短路,C斷路,,③時(shí),L斷路,C短路,,當(dāng)時(shí),UL和UC出現(xiàn)峰值:,當(dāng)時(shí),,當(dāng)時(shí),,Q越大,曲線越陡,η1、η2越向1靠近。,一.簡單的RLC并聯(lián)諧振電路,11.3正弦電流電路并聯(lián)諧振,1.定義:當(dāng)端口電壓與輸入的端口電流同相時(shí),稱電路發(fā)生了諧振。由于發(fā)生在并聯(lián)電路中,所以稱為并聯(lián)諧振。,2.發(fā)生并聯(lián)諧振的條件:,諧振頻率(固有頻率),,3.RLC并聯(lián)電路發(fā)生諧振時(shí)的特點(diǎn):,b.等效導(dǎo)納Y為純電導(dǎo),即Y=G;電路中導(dǎo)納模|Y|最小。,此時(shí)電路中阻抗模|Z|最大。,其中Q稱為并聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù),若Q>>1,則諧振時(shí)在電感和電容中會出現(xiàn)過電流,但從L、C兩端看進(jìn)去的等效導(dǎo)納等于零,即等效阻抗為無限大,相當(dāng)于開路。,,相量圖,,,,表明諧振時(shí),電感的磁場能量與電容的電場能量相互交換。,電容和電感上的總能量為,上式表明,電感和電容的能量按正弦規(guī)律變化,最大值相等;它們的總和是常量,不隨時(shí)間變化,正好等于最大值。,二.實(shí)際電感線圈與電容并聯(lián)的諧振電路,上面討論的電流諧振現(xiàn)象實(shí)際上是不可能得到的,因?yàn)殡姼芯€圈總是存在電阻的,于是電路就變成了混聯(lián),諧振現(xiàn)象也就較為復(fù)雜。,可求得,由電路參數(shù)來決定,1.諧振條件,上式表明,此電路發(fā)生并聯(lián)諧振是有條件的,參數(shù)不合適可能不會發(fā)生諧振。,2.諧振頻率,ω0為實(shí)數(shù),電路能發(fā)生諧振。,ω0為虛數(shù),電路不能發(fā)生諧振。,3.諧振特點(diǎn),只有當(dāng)時(shí),其諧振特點(diǎn)才與簡單RLC并聯(lián)電路的接近。,(1),電阻性質(zhì),(2),(3)相量圖,,,,,,可見若很大,則諧振時(shí)有過電流出現(xiàn)在電感支路和電容支路。,的無功分量與相抵消。,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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