電路分析基礎(chǔ) 教學(xué)課件 作者 畢淑娥 第5章.ppt

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1、第5章電路的頻率響應(yīng)內(nèi)容提要本章主要介紹正弦穩(wěn)態(tài)電路的頻率響應(yīng)。主要介紹網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與頻率特性、濾波器電路、RLC串聯(lián)、并聯(lián)諧振電路。5.1網(wǎng)絡(luò)函數(shù)與頻率特性5.3RLC串聯(lián)諧振5.2濾波器電路5.4RLC并聯(lián)諧振收音機(jī)接收電路如左圖所示，其等效電路如右圖所示。其中e1、e2、e3為來自各電臺(tái)所發(fā)出的無線電信號(hào)的感應(yīng)電動(dòng)勢，L為等效電感，RL為電感的繞線電阻，C為可調(diào)電容。在無線電技術(shù)中，通常用此電路來接收信號(hào)并將接收到的信號(hào)進(jìn)行放大。在此電路中，如果要選出電臺(tái)一傳送的信號(hào)e1，只要調(diào)節(jié)電容的數(shù)值就可以了。那么，這個(gè)電路是什么原理？應(yīng)該滿足什么條件？【引例】

2、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(lì)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)。5.1網(wǎng)路函數(shù)與頻率特性5.1.1網(wǎng)絡(luò)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(lì)是電壓源激勵(lì)是電流源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，即模與頻率的關(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。5.1.2網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的頻率特性工程上根據(jù)輸出端口對信號(hào)頻率范

3、圍的要求，設(shè)計(jì)專門的電路，置于輸入－輸出端口之間，使得輸出端口所需要的頻率分量能夠通過，而抑制不需要的頻率分量，這種具有選頻功能的電路，稱為濾波器。5.2濾波器電路5.2.1RC一階高通濾波器幅頻特性曲線和相頻特性曲線為a)幅頻特性b)相頻特性由圖可以看出具有抑制低頻分量、保留高頻分量的作用，即為高通濾波器。令當(dāng)時(shí)，此時(shí)對應(yīng)的頻率為轉(zhuǎn)折角頻率或截止角頻率。引入截止頻率后，一階高通網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)可表示為C1、C2均可以忽略，得中頻時(shí)等效電路為5.2.2RC帶通濾波器1.中頻時(shí)2.低頻時(shí)C1保留、C2忽略，得低頻時(shí)等效電路為3.高頻時(shí)C2保留、C1忽略，得高

4、頻時(shí)等效電路為綜合得完整的頻率特性為其中5.2.3RLC帶通濾波器幅頻特性和相頻特性分別為電路的頻率特性如下兩圖所示諧振是正弦穩(wěn)態(tài)電路中的一種特殊現(xiàn)象。按電路的組成形式可分為串聯(lián)諧振和并聯(lián)諧振。在RLC電路中，電壓、電流同相位的這種狀態(tài)稱為諧振。5.3RLC串聯(lián)諧振5.3.1RLC串聯(lián)諧振的條件諧振條件此時(shí)諧振角頻率諧振頻率1.諧振阻抗、諧振電流、諧振電壓與品質(zhì)因數(shù)諧振阻抗最小諧振電流最大5.3.2RLC串聯(lián)諧振的特征電感和電容上的電壓其作用是將輸入電壓放大很多倍！在工程應(yīng)用中常常利用諧振獲取信號(hào)。品質(zhì)因數(shù)諧振時(shí)電感電壓或電容電壓與電源電壓的比值。2.串

5、聯(lián)諧振時(shí)的頻率特性（1）阻抗的頻率特性阻抗的頻率特性曲線及相頻特性曲線如下兩圖所示（2）電流的頻率特性電流的諧振曲線如圖所示（3）諧振的選擇性與通頻帶諧振的選擇性就是選擇有用信號(hào)的能力，在電路中，接近于諧振頻率的電流成分將大于其他偏離諧振頻率的電流成分而被選擇出來。電流的相對值為Q值與頻率特性曲線的關(guān)系如圖所示通頻帶為收音機(jī)接收電路接收天線與C：組成諧振電路將選擇的信號(hào)送接收電路5.3.3串聯(lián)諧振的應(yīng)用組成諧振電路，選出所需的電臺(tái)。為來自3個(gè)不同電臺(tái)（不同頻率）的電動(dòng)勢信號(hào)；【例5.1】已知某晶體管收音機(jī)輸入回路的等效電感電感繞線電阻為今欲收聽載波頻率為

6、電壓有效值為的信號(hào)。（1）此時(shí)調(diào)諧電容的數(shù)值和品質(zhì)因數(shù)（2）諧振電流的有效值和電容兩端電壓的有效值。試求：收音機(jī)輸入電路的等效電路【解】（1）（2）諧振電流為諧振時(shí)電容上的電壓為可見，電容上的電壓是輸入電壓的313倍。收音機(jī)輸入電路的等效電路諧振時(shí)的角頻率和頻率分別為5.4RLC并聯(lián)諧振5.4.1并聯(lián)諧振的條件并聯(lián)諧振的條件為1.導(dǎo)納為最小值，阻抗達(dá)到最大，2.電路的端電壓將達(dá)到最大值3.諧振時(shí)，流過電感和電容的電流分別為若則5.4.2并聯(lián)諧振的特征電流諧振4.品質(zhì)因數(shù)諧振時(shí)電感電流或電容電流與電流源電流的比值。通頻帶5.實(shí)際RLC并聯(lián)諧振電路得諧振條件

7、：或當(dāng)時(shí)相量圖【例5.2】在圖示電路中，已知電流源，試求：電路發(fā)生諧振時(shí)的阻抗、阻抗上端電壓U0及電路的品質(zhì)因數(shù)?！窘狻恐C振阻抗阻抗上的端電壓為電路的品質(zhì)因數(shù)為第5章結(jié)束