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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,*,第,7,章 频率特性和谐振现象,问题引出：,频率改变 感抗与容抗随之改变 响应的大小和相位随之改变,本章任务：研究电路特性与频率的关系,7.1,网络函数和频率特性,一、网络函数,齐性定理：,线性、直流、单电源电路：,线性、正弦、单电源电路：,第7章 频率特性和谐振现象问题引出：7.1 网络函数和频率,7.1,网络函数和频率特性,网络函数：,单一电源激励线性正弦电路，响应相量与激励相量之比,同一端口：,H,称为等效阻抗或等效导纳,不同端口：,H,称为转移（或传递）函数,即：转移电压比,/,电流比、转移阻抗,/,导纳,响应与频率的关系决定于网络函数与频率的关系,7.1 网络函数和频率特性 网络函数：同一端口：H称为等,7.1,网络函数和频率特性,二、频率特性,（响应或网络函数随频率变化的特性）,1,、分析,R,、,C,串联电路的频率特性,已知 为激励，,、,为响应。,设,-RC,电路的,固有（角）频率,7.1 网络函数和频率特性二、频率特性（响应或网络函数随频,7.1,网络函数和频率特性,低通滤波,高通滤波,滤波,：使某些频率的信号顺利通过，抑制其它频率信号,滤波分类,：低通、高通、带通、带阻滤波,截止频率,：网络函数的模下降到最大值的,时对应的频率,通带,阻带,通带,阻带,7.1 网络函数和频率特性低通滤波高通滤波滤波：使某些频率,7.1,网络函数和频率特性,2,、分析,RLC,串联电路的频率特性,为激励，,其中：,、,、,为响应。,分别以,设,-,RLC,串联电路的,固有频率,令,称为,RLC,串联电路的,特性阻抗,称为,RLC,串联电路的,品质因数,令,7.1 网络函数和频率特性2、分析RLC串联电路的频率特性,7.1,网络函数和频率特性,带通,低通,高通,通带宽度,只有当,幅频特性才存在极大值,幅频特性,7.1 网络函数和频率特性带通低通高通只有当幅频特性,7.1,网络函数和频率特性,【,例题,7.1】,：求图示电路的网络函数,解：,7.1 网络函数和频率特性【例题7.1】：求图示电路的网络,7.2,串联谐振电路,谐振：,含有电感和电容的交流一端口，当端电压和端口,电流同相即电路呈纯阻性时称为谐振,分类：,串联谐振：,L,与,C,串联电路中的谐振,并联谐振：,L,与,C,并联电路中的谐振,谐振在无线电工程、电子测量技术领域应用非常广泛。,7.2 串联谐振电路谐振：,7.2,串联谐振电路,谐振角频率：,一、谐振条件：,即,调谐：,L,、,C,不变，调节电源频率使,或电源频率不变，调节,L,或,C,使,7.2 串联谐振电路 谐振角频率：一、谐振,7.2,串联谐振电路,谐振曲线：,响应电压、电流随频率变化的曲线,主要用于表示电压、电流在谐振点附近的变动情况，,可由相应的幅频特性曲线直接画出谐振曲线,通频带：,Q,越高，,但选择性越好,通频带越窄,7.2 串联谐振电路谐振曲线：响应电压、电流随频率变化的曲,7.2,串联谐振电路,二、谐振特征,1,电路呈纯阻性，,2.,若端电压,U,一定，,电流达到最大值,：,3,电压谐振,：,阻抗模最小,相量图,7.2 串联谐振电路二、谐振特征1电路呈纯阻性，2.若,7.2,串联谐振电路,特性阻抗：,品质因数：,（谐振时电抗电压与电阻电压的比值）,（谐振时的电抗模）,4,功率：,由于端口电压、电流同相，,只吸收有功（,R,）,不吸收无功（感性和容性无功抵消）,7.2 串联谐振电路特性阻抗：品质因数：（谐振时电抗电,7.2,串联谐振电路,三、应用,避免：电力工程中过大的电压可能击穿电器设备的绝缘,利用：电讯工程中利用电压谐振获得较高的电压,例如：无线电接收机输入电路,无线电接收机,接收机等效电路,调节,C,，使,谐振频率信号,最大，,很大,非谐振频率信号输出很小,从而选择信号，抑制干扰,接收天线,谐振电路,不同,f,的,感应电压信号,7.2 串联谐振电路三、应用无线电接收机 接收机等效电路,7.2,串联谐振电路,例题,7.2,：,一个线圈与电容串联，线圈电阻,R,=16.2,，电感,L,=0.26mH,，当把电容调节到,100pF,时发生串联谐振。,(1),求谐振频率和品质因数；,(2),设外加电压为,10,V,，其频率等于电路的谐振频率，求电路中的电流和电容电压；,(3),若外加电压仍为,10,V,，但其频率比谐振频率高,10%,，再求电容电压。,线圈与电容串联电路,解：,7.2 串联谐振电路例题7.2：一个线圈与电容串联，线圈电,7.2,串联谐振电路,当电源频率比电路谐振频率高,10%,时：,7.2 串联谐振电路当电源频率比电路谐振频率高10%时：,7.3,并联谐振电路,复习：,串联谐振的特点：电压谐振。,谐振时电感或电容上电压很大，是端口电压的,Q,倍，,品质因数,Q,越大，谐振电路的选频特性越好。,思考：,如果信号源内阻很大，对谐振特性有何影响？,信号源内阻大将使串联等效电阻变大，从而,降低回路的,品质因素，使谐振电路的选频性变差。,信号源内阻较大时可以采用并联谐振电路。,串联谐振,适用于信号源内阻很小的情况,R,s,+,-,7.3 并联谐振电路复习：串联谐振适用于信号源内阻很小的情,7.3,并联谐振电路,一、,GCL,并联谐振（与串联谐振加以对比）,1,、谐振条件：,条件：,Im,（,Y,）,=0,即,谐振角频率：,2,、谐振特征：,（,1,）电路呈现呈,纯阻性，,等效导纳：,导纳模最小（即阻抗模最大）,7.3 并联谐振电路一、GCL并联谐振（与串联谐振加以对比,7.3,并联谐振电路,（,2,）若端电流,I,一定，,端电压,U,达最大值,（,3,）,电流谐振,品质因数：,（谐振时电感或电容电流与端口总电流之比）,（,4,）功率,只吸收有功，不需要无功（能量互换只发生在,L,、,C,之间）,相量图,7.3 并联谐振电路（2）若端电流I一定，端电压U达最大值,7.3,并联谐振电路,二、线圈（,RL,）与电容并联谐振,1,、谐振条件,条件：,谐振角频率：,等效导纳：,工程上广泛应用电感线圈与电容器组成并联谐振电路，,由于实际电感线圈的电阻不可忽略，与电容器并联时，,其电路模型如图所示,7.3 并联谐振电路二、线圈（RL）与电容并联谐振1、谐振,7.3,并联谐振电路,2,、谐振特征,（,1,）电路呈现,纯阻性，,（,2,）若端电流,I,一定，,端电压,U,接近最大值,导纳模接近最小值,（阻抗模接近最大值）,7.3 并联谐振电路2、谐振特征（1）电路呈现纯阻性，,7.3,并联谐振电路,（,3,）,电流谐振,（,4,）功率：,只吸收有功，不需要无功（能量互换只在,L,、,C,之间）,相量图,定义线圈的品质因数：,当线圈的品质因数,Q,很高时，,7.3 并联谐振电路（3）电流谐振（4）功率：只吸收有功,7.3,并联谐振电路,分析：,实际并联谐振阻抗：,当,时：,所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。,即：端口电流为零，但电感和电容由于承受端电压，,其中的电流可能很大，形成内部环流。,7.3 并联谐振电路分析：实际并联谐振阻抗：当时：所以，纯,7.3,并联谐振电路,例题,7.2,：,一个电感为,0.25mH,，电阻为,25,的线圈与,85pF,的电容器接成并联电路，试求该并联电路的谐振频率和谐振时的阻抗。,解：,谐振阻抗远大于线圈电阻,7.3 并联谐振电路例题7.2：一个电感为0.25mH，电,7.3,并联谐振电路,例,7.3:,利用谐振进行选频、滤波。,电路中，输入信号中含有,f,0,=100HZ,，,f,1,=500HZ,的两种频,率信号，,L,=100mH,，若要将频率,f,0,的信号滤去，则应选,多大的电容？,解：,当,LC,并联谐振于频率,f,0,时,可滤出该频率信号,=,可得：,f,0,F=25.4,F,=,C,接,收,网,络,L,谐振,滤波器,7.3 并联谐振电路例7.3:利用谐振进行选频、滤波。解,本章小结,1,、网络函数和频率特性,网络函数,和频率特性,的基本概念和分析方法,滤波的概念,2,、,谐振,熟练掌握,串联和并联谐振的条件和特点,了解,谐振的应用,-,本章重点,本章小结1、网络函数和频率特性-本章重点,
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