谐振电路--课件

第第6 6章章 谐振电路电路1ppt课件目 录6-1 串联谐振电路6-2 并联谐振电路6-3 谐振电路的频率特性6-4 谐振电路的应用2ppt课件3ppt课件概述：谐振是正弦电路中可能发生的一种特殊现概述：谐振是正弦电路中可能发生的一种特殊现象。由于回路在谐振状态下呈现某些特征，因此象。由于回路在谐振状态下呈现某些特征，因此在工程中特别是电子技术中有着广泛的应用，但在工程中特别是电子技术中有着广泛的应用，但在电力系统中却常要加以防止。在电力系统中却常要加以防止。4ppt课件教学内容教学内容 谐振的概念，串联与并联谐振的条件、特征等。教学要求教学要求 1.深刻理解谐振的概念。2.熟练掌握串联谐振与并联谐振的条件与特征。教学重点和难点教学重点和难点 重点：RLC串联谐振的条件与特点。难点：难点：并联谐振电路的应用。5ppt课件6-1 串联谐振电路一、谐振现象 谐振概念：谐振概念：含有电感和电容的电路，如果无功功含有电感和电容的电路，如果无功功率得到完全补偿，使电路的功率因数等于率得到完全补偿，使电路的功率因数等于1 1，即：即：u、i 同相，称此电路处于谐振状态。同相，称此电路处于谐振状态。谐振谐振串联谐振：串联谐振：L 与与 C 串联时串联时 u、i 同相同相并联谐振：并联谐振：L 与与 C 并联时并联时 u、i 同相同相此时此时阻抗角阻抗角6ppt课件uRLCi二二、串联电路的谐振条件串联电路的谐振条件因为若电路谐振串联电路谐振条件：谐振条件：感抗感抗=容抗容抗 7ppt课件谐振角频率谐振角频率 和谐振频率和谐振频率 谐振条件谐振条件谐振角频率谐振角频率谐振频率谐振频率8ppt课件三种调谐方法：三种调谐方法：（1）调频调谐：）调频调谐：（2）调容调谐：）调容调谐：（3）调感调谐：）调感调谐：9ppt课件例例6-16-1 某个收音机串联谐振电路中，某个收音机串联谐振电路中，C=150pF，L=250H，求该电路发生谐振的频率。，求该电路发生谐振的频率。解解:因为因为所以所以有有10ppt课件例例6-26-2 RLC串联电路中，已知串联电路中，已知 L=500H，R=10，f=1000kHz，C在在12290pF间可调，求间可调，求C调到何值调到何值时电路发生谐振。时电路发生谐振。解解:因为因为有有答：答：当当C调到调到50.7pF时电路发生谐振。时电路发生谐振。11ppt课件三、串联谐振电路的基本特征三、串联谐振电路的基本特征2.2.电路的电抗为零，感抗与容抗相等并等电路的电抗为零，感抗与容抗相等并等于电路的于电路的特性阻抗特性阻抗1.1.电路阻抗最小电路阻抗最小,且为且为纯电阻纯电阻3.3.当电源电压一定时，当电源电压一定时，谐振电流谐振电流最大最大12ppt课件4.4.当当品质因数品质因数此时此时5.5.无功功率为零，电源供给的能量全部消耗无功功率为零，电源供给的能量全部消耗在电阻上。在电阻上。电感电压和电容电压远远超过电源电压一般情况下:Q 1电压谐振电压谐振13ppt课件定义 品质因数品质因数 讨论讨论定义 特性阻抗特性阻抗谐振时的感抗、容抗Q物理意义 在谐振状态下,若 RXL、RXC ，Q则体现了UC或UL比U高出的倍数。14ppt课件 例例6-3 6-3 图示RLC串联电路，已知R=9.4，L=30H，C=211pF，电源电压U=0.1mV。求电路发生谐振时的谐振频率f0，回路的特性阻抗 和品质因数Q及电容上的电压UC0。电路的谐振频率 解解:回路的特性阻抗电路的品质因数电容电压UC0=QU=400.1 mV=4 mV 15ppt课件6-2 并联谐振电路 iCiRL+uS-iC R L 一、谐振条件一、谐振条件虚部=0，则 、同相谐振条件谐振条件16ppt课件谐振角频率谐振角频率谐振频率谐振频率R很小R很小如果，0实数电路可能谐振，0虚数电路不可能谐振17ppt课件二、并联谐振电路的基本特征二、并联谐振电路的基本特征iCiRL+u-iC R L 1.1.谐振时，回路谐振时，回路 与与 同相同相。当R 0L IC=U 0C 而总电流与电压同相位 当R I0，电感线圈与电容并联，谐振时，电感线圈与电容并联，谐振时，ILIC I0 线圈电阻很小18ppt课件2.2.谐振时，回路谐振时，回路导纳导纳最小最小且为且为纯电导纯电导在在R 0 L条件下，条件下，3.3.并联并联谐振时，电路的谐振时，电路的特性阻抗特性阻抗与串谐一样与串谐一样4.4.当当品质因数品质因数此时此时R 0 L与Q 1同含义电感电流和电容电流远远超过总电流电流谐振电流谐振回路回路阻抗最大阻抗最大19ppt课件5.5.若若电源为电流源电源为电流源注意：由注意：由和和推出推出iCiRL+u-iC R L +u-iL C 20ppt课件例例6-4 6-4 线圈与电容器并联电路，已知线圈的电阻R=10，电感L=0.127mH，电容C=200pF，谐振时总电流I0=0.2mA。求：（1）电路的谐振频率f0和谐振阻抗Z0，（2）电感支路和电容支路的电流IL0、IC0。谐振回路的品质因数 解解:因Q 1，有电路的谐振阻抗=Q 2R=80210=64000 =64 k 电感支路和电容支路的电流IL0、IC0 IL0 IC0=Q I0=800.2mA=16mA 21ppt课件 例例6-5 6-5 收音机的中频放大耦合电路是一个线圈与电容器并联谐振回路，其谐振频率为465 kHz,电容C=200 pF，回路的品质因数Q=100。求线圈的电感L和电阻R。因为Q 1，所以电路的谐振频率 解解:因此回路谐振时的电感和电阻分别为 H=0.57810-3 H=17 22ppt课件1.1.在含有电抗元件的电路中，当端口电压与电流同相时，电路发生谐振。小结 2.2.串联谐振电路品质因数特性阻抗（电压谐振）串谐特征谐振条件谐振频率阻抗最小 Z0=Zmin=R；电流最大 I0=Imax；电压 UL0=UC0=QU，U=UR23ppt课件3.3.并联谐振电路品质因数特性阻抗（电流谐振）谐振条件谐振频率电感线圈并联电容且满足R0L时：并谐特征阻抗最大 Z0=Zmax=；对电流源电压最大 U0=Umax；电流 IL0=IC0=QI24ppt课件25ppt课件教学内容教学内容 串联与并联谐振的频率特性等，谐振电路的应用。教学要求教学要求 1.深刻理解谐振电路的频率特性，选择性与通频带的关系。2.了解谐振电路的应用。教学重点和难点教学重点和难点 重点：重点：谐振电路的频率特性(幅频特性和相频特性)。难点：难点：频率特性曲线分析。26ppt课件6-3 6-3 谐振电路的频率特性谐振电路的频率特性 频率特性频率特性是指电路中的电压、电流、阻抗或导纳及阻抗角或导纳角等各量随频率变化的关系。一、串联谐振电路的频率特性一、串联谐振电路的频率特性LX Z Y Z ,Y,XR0 0R-L-C串联电路的X-和Z-曲线27ppt课件 X随 变化情况当 0时，X 为正值，电路呈感性。LX Z Y Z ,Y,XR0 0 Z随 变化情况Z 随 的变化呈凹形，并在=0 时有最小值。28ppt课件1.1.幅频幅频特性和特性和相频相频特性特性 幅频特性和相频特性，分别表示幅频特性和相频特性，分别表示幅度随幅度随 的变的变化关系化关系和和相位相位随随 的变化关系的变化关系。00 000 0阻抗的模Z 随的变化关系 阻抗角随的变化关系 29ppt课件选择性：选择性：突显0附近的电流00 0I0电流的谐振曲线 当偏离0时，电流下降，而且偏离0越远，电流下降程度越大。当=0时，电流最大30ppt课件 2.选择性与通频带选择性与通频带 整理后得 结论：结论：选择性与品质因数选择性与品质因数Q有关，品质因数有关，品质因数Q越大，越大，曲线越尖锐，选择性越好。曲线越尖锐，选择性越好。通用电流谐振曲线 1Q=1Q=10Q=100/0I/I0131ppt课件A1A20.707f1 f0 f2f0I/I0B1是回路电流I 的频率范围。通频带通频带通频带通频带 f1为下边界频率 f2为上边界频率B=f2-f1=结论：通频带B与品质因数Q成反比。Q值越高，B越窄；反之，Q值越低，B越宽。32ppt课件 例例 6-6 6-6 串联谐振回路的谐振频率f0=7105Hz，回路中的电阻R=10，要求回路的通频带B=104Hz，试求回路的品质因数，电感和电容。解解:回路的品质因数 因为所以 电容 F=325pF H=159H电感33ppt课件二、并联谐振电路的频率特性二、并联谐振电路的频率特性 电流源作用下的并联谐振电路 若Q 1（或R 0 L）+u-iSC R L 电压幅频特性和相频特性电压幅频特性和相频特性 1Q1Q2/0U/U0Q1 Q21Q1 Q20Q1 Q2通用电压谐振曲线图34ppt课件例例6-7 6-7 一个电感线圈的电阻R=10，与电容器构成并联谐振电路，电路的品质因数Q=100，如再并联一只R=100k的电阻，电路的品质因数降低到多少？因为解解:所以 感抗、容抗 0 L=QR=10010=1000并联 后，电导=210-5S品质因数降低为 35ppt课件*6-4 谐振电路的应用 一、谐振在电子技术中的应用一、谐振在电子技术中的应用1.串联谐振的应用例：收音机的调谐回路36ppt课件CLR电视机电视机电视机的中频抑制回路UCUSCNLx高频信号高频信号发生器发生器Q表的原理电路2.并联谐振的应用接收机接收机C L 滤除干扰频率 37ppt课件 在电力系统中，电网中能量的转化与传递所产生的电网电压升高，称内过电压。内过电压对供电系统的危害是很大的，常见的内过电压有：切空载变压器的过电压；切、合空载线路的过电压；电弧接地过电压；铁磁谐振过电压等。其中，铁磁谐振过电压事故最频繁的发生在3330千伏电网中，严重威胁电网的安全运行。因此电力系统必须对谐振过电压加以防护。二、电力系统对谐振的防护二、电力系统对谐振的防护38ppt课件1.谐振电路的频率特性频率特性频率特性是指电路中的电压、电流、阻抗或导纳及阻抗角或导纳角等各量随频率变化的关系。幅频特性幅频特性表示幅度随的变化关系。相相频特性频特性表示相位随的变化关系。电流与频率的关系曲线，叫电流谐振曲线电流谐振曲线。电压与频率的关系曲线，叫电压谐振曲线电压谐振曲线。谐振曲线可以反映电路的选择性选择性。小结 39ppt课件 谐振电路对不同频率的信号具有选择性，电路的品质因数Q对这种选择性有较大影响。品质因数Q越大，曲线越尖锐，选择性越好。选择性选择性通频带通频带 B=f2-f1=通频带B与品质因数Q成反比。Q值越高，B越窄；反之，Q值越低，B越宽。2.谐振电路的应用40ppt课件41ppt课件