11.1-11.6电路的频率响应

第十一章电路的频率响应§11-1网络函数§11-2RLC串联电路的谐振§11-3RLC串联电路的频率响应§11-4RLC并联谐振电路§11-5波特图§11-6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，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驱动点阻抗驱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转移函数(传递函数)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：幅频特性相频特性网络函数可以用相量法中任一分析求解获得。例解转移导纳转移电压比11.2RLC串联电路的谐振谐振：正弦稳态下一端口电路的端电压、电流同相位的现象。谐振时电路呈阻性。串联谐振并联谐振1.RLC串联电路阻抗的频率特性—幅频特性—相频特性2.串联谐振的条件谐振角频率谐振频率实现谐振的方式：(1)改变电源w，使=0(2)改变L或C(常改变C)，使0=3.串联谐振的特点1）|Z|=R最小，U一定时，I最大，I0=U/R。当>>R时，Q>>1，UL=UC>>U，过电压。——品质因数——特性阻抗P=UIcos＝UI＝RI02=U2/R电源不向电路输送无功。电感中的无功与电容中的无功大小相等，互相补偿，彼此进行能量交换。3）Q=QL+QC=0，=1，P=S最大4.串联谐振的电流谐振曲线和选择性从电流谐振曲线看到，串联谐振电路对不同频率的信号有不同的响应，对谐振信号最突出(表现为电流最大)，而对远离谐振频率的信号加以抑制(电流小)。这种对不同频率输入信号的选择能力称为“选择性”。11.3RLC串联电路的频率响应研究物理量与频率关系的图形（谐振曲线）可以加深对谐振现象的认识。为比较不同谐振回路，令幅频特性相频特性在谐振点响应出现峰值，当偏离0时，输出下降。即串联谐振电路对不同频率信号有不同的响应，对谐振信号最突出(响应最大)，而对远离谐振频率的信号具有抑制能力。这种对不同输入信号的选择能力称为“选择性”。谐振电路具有选择性谐振电路的选择性与Q成正比Q越大，谐振曲线越陡。电路对非谐振频率的信号具有强的抑制能力，所以选择性好。因此Q是反映谐振电路性质的一个重要指标。谐振电路的有效工作频段半功率点声学研究表明，如信号功率不低于原有最大值一半，人的听觉辨别不出。通频带规定了谐振电路允许通过信号的频率范围。是比较和设计谐振电路的指标。通频带（BW）可以证明：HdB=20log10[UR（j）/US（j1）]20lg0.707=–3dB定义：3分贝频率=C2，UC峰值；=L2，UL峰值。且UC(C2)=UL(L2)。Q越高，L2和C2越靠近=1，同时峰值增高。2.以UL(w)与UC(w)为输出的H(ω)频率特性1.GLC并联谐振对偶：RLC串联GCL并联11.4并联谐振电路谐振角频率谐振条件阻抗模最小，U给定，I=U/R最大最大，I给定，U=I/G最大RLC串联GCL并联RLC串联GCL并联电压谐振电流谐振UL=UC=QUIL=IC=QIQL+QC=0，=1QL+QC=0，=1LC串联相当于短路LC并联相当于开路2.电感线圈与电容器的并联谐振谐振时讨论由纯电感和纯电容所构成的串并联电路3.串并联电路的谐振上述电路既可以发生串联谐振(Z=0)，又可以发生并联谐振(Z=)。可通过求输入阻抗来确定串、并联谐振频率。法1：先求出等效电容法2：计算输入电抗令X=0例(习题11-11b)求谐振频率。11.5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11.6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。滤波电路的传递函数定义滤波电路分类按所处理信号分模拟和数字滤波器按所用元件分无源和有源滤波器按滤波特性分高通滤波器（HPF）低通滤波器（LPF）带通滤波器（BPF）带阻滤波器（BEF）全通滤波器（APF）低通滤波器的单元电路L型T型π型高通滤波器的单元电路π型带通滤波器有源滤波器作业：11-1，6，9，12，13下集预告：第12章三相电路