Ch5-交流电路的频率特性160406

合集下载

第五章交流电路的频率特性

一、交流电路的谐振定义
若 φu φi ，则 φ 0 则称电路发生谐振。研究谐振目的: 充分利用谐振的特征，预防谐振产生的危害按发生谐振的电路的不同

串联谐振并联谐振
二、串联谐振
1 谐振条件
U Z = R + j ( X L - X C ) = Z e jφ I
+
I - jX C
R + j（wL - w 3 L2C - wR 2C ) （ - w LC） + w R C 1
2 2 2 2 2
+
+
L
C
w0 =？
ui
_
R
_
uo
谐振特征 (w 0 ) 0
w0 L - w03L2C - w0 R 2C 0
w0
1 R2 - 2 LC L
w0 或f 0 2
tg
φ2 arctan(1000 1000 ) arctan() -38.52o ω2 2 628
1 1.32 2.12 ( ) cos(-38.52 ) 2 15.92 / 2 2
R
+ _ +
ui
C
uo
_
P2 I 2U 2 cos 2
= 0.14W
③ n =4时
U o4m
ω j ωC
幅频特性
1 ω j ωC
0dB
ωc
0dB
ωc
20dB/十倍频程
-20dB/十倍频程
ω 1+ j ωC
20dB/十倍频程 0dB
1 1+ j ω ωC
0dB
ωc
ωc
-20dB/十倍频程

交流电路深入了解交流电的特性

交流电路深入了解交流电的特性交流电（Alternating Current，AC）是指电流方向和大小在周期性时间内发生变化的电流。

交流电广泛应用于电力输送、家庭用电和各种电器设备中。

深入了解交流电的特性对于正确使用和安全操作电器设备至关重要。

本文将介绍交流电的特点、主要参数以及交流电路的组成和工作原理。

第一部分：交流电的特性交流电相较于直流电（Direct Current，DC）具有以下几个显著的特性：1. 方向变化：交流电的电流方向在每一个周期内都会发生变化。

在正半个周期内，电流方向是正的，而在负半个周期内，电流方向则是负的。

这种方向的变化使得交流电产生周期性的波形。

2. 大小变化：交流电的电流大小也会在周期性内发生变化。

交流电的电流大小可以通过峰值、均值、有效值等参数来衡量。

3. 频率：交流电的频率是指电流方向和大小的变化次数。

国际上通用的交流电频率为50Hz或60Hz。

频率越高，周期时间越短，交流电的变化速度越快。

4. 电压和电流的关系：根据欧姆定律，在交流电路中，电流和电压之间存在着一定的关系。

交流电路中的电压和电流可以是正弦波形式，它们之间的相位差代表了电路中电压和电流的相互关系。

第二部分：交流电的主要参数在深入了解交流电的特性时，需要掌握以下几个主要参数：1. 电压（Voltage）：交流电路中的电压是指电势差的大小，通常以伏特（Volts，V）作为单位表示。

2. 电流（Current）：交流电路中的电流是指单位时间内通过导体的电荷量大小，通常以安培（Amperes，A）作为单位表示。

3. 频率（Frequency）：交流电的频率是指电流方向和大小的变化次数，通常以赫兹（Hertz，Hz）作为单位表示。

4. 峰值（Peak Value）：交流电的峰值是指交流电波形的最大电压或电流值。

5. 均值（Average Value）：交流电的均值是指在一个完整周期内电压或电流的平均值。

6. 有效值（RMS Value）：交流电的有效值是指与直流电相同功率输出时的电压或电流大小。

交流电路频率特性的测定

u-+Ri Li Ci R u Lu Cu ru RL X CX S r图21-1交流电路频率特性的测定一．实验目的1．研究电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线； 2．学会测定交流电路频率特性的方法； 3．了解滤波器的原理和基本电路； 4．学习使用信号源、频率计和交流毫伏表。

二．原理说明1．单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据︒∠=0R RR I U ，其中R I U =R R ，电阻R 与频率无关；对于电感元件，根据LL Lj X I U = ，其中fL X I U π2L L L ==，感抗X L 与频率成正比；对于电容元件，根据CC Cj X I U -= ，其中fC X I U π21C C C ==，容抗X C与频率成反比。

测量元件阻抗频率特性的电路如图21—1所示，图中的r 是提供测量回路电流用的标准电阻，流过被测元件的电流（I R 、I L 、I C ）则可由r 两端的电压U ｒ除以r 阻值所得，又根据上述三个公式，用被测元件的电流除对应的元件电压，便可得到R 、X L 和X C 的数值。

2．交流电路的频率特性由于交流电路中感抗X L 和容抗X C 均与频率有关，因而，输入电压（或称激励信号）在大小不变的情况下，改变频率大小，电路电流和各元件电压（或称响应信号）也会发生变化。

这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。

若电路的激励信号为Ｅｘ（ｊω），响应信号为R ｅ（ｊω），则频率特性函数为)()()j ()j ()j (x e ωϕωωωω∠==A E R N式中，A （ω）为响应信号与激励信号的大小之比，是ω的函数，称为幅频特性； ϕ（ω）为响应信号与激励信号的相位差角，也是ω的函数，称为相频特性。

在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图21－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A＝0．707的频率ｆC称为截止频率，在本实验中用RC网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC均为1／2πRC。

交流电路基本特性与分析

交流电路基本特性与分析交流电路是指由交流电源供电的电路，它具有许多特性和行为与直流电路不同。

了解交流电路的基本特性对于电路设计和分析至关重要。

本文将介绍交流电路的基本特性，包括频率、幅度、相位和波形等方面。

同时也将对交流电路的分析方法进行简要探讨，以便读者更好地理解和应用。

一、频率特性交流电路的频率指电信号中周期性变化的频率。

通常用赫兹（Hz）表示，即每秒的周期数。

在交流电路中，频率决定了电流和电压的变化速度。

高频率的信号变化较快，低频率的信号变化较慢。

频率越高，电路对信号的响应速度越快。

二、幅度特性交流电路的幅度指电流和电压的最大值，通常以峰值表示。

峰值是指交流信号波形的最高点到零点的距离。

电路的幅度特性对于电路的功率传输和信号强度等方面具有重要影响。

幅度越大，电路传输的能量越多，信号传输的距离也越远。

三、相位特性交流电路的相位是指电流和电压波形之间的时间差。

相位差决定了电流和电压之间的相对位置关系。

在电路分析中，相位差可以用来描述电路中不同元件之间的相互作用。

相位差的变化可以影响电路中的相位移动、相消干涉等现象。

四、波形特性交流电路的波形描述了电压或电流随时间变化的曲线。

常见的交流波形有正弦波、方波、三角波等。

波形特性对于电路的行为和性能有着重要影响。

例如，不同波形的电源可以导致电路中的谐波、干扰等问题。

交流电路的分析方法主要包括相量法和复数法。

相量法是将交流信号表示为振幅和相位角的形式，通过分析相量之间的关系来研究电路。

复数法是使用复数表示电压和电流，通过复数运算来计算电路中的各种参数。

这两种方法在电路分析中都有着广泛的应用。

在实际应用中，交流电路的分析和设计是电子工程师不可或缺的技能之一。

了解交流电路的基本特性和分析方法，可以帮助工程师更好地理解和解决电路中的问题，提高电路的性能和稳定性。

总之，交流电路具有频率特性、幅度特性、相位特性和波形特性等基本特性。

通过相量法和复数法等分析方法可以更好地理解和应用交流电路。

交流电路的特性与计算

交流电路的特性与计算交流电路是指由交流电源、电感元件、电容元件以及电阻元件组成的一个闭合电路。

在交流电路中，电流和电压都是随时间变化的，并且存在一定的相位关系。

本文将就交流电路的特性和计算方法进行详细介绍。

一、交流电路的特性1. 交流电路中的频率交流电路的频率是指电流或电压变化的周期数，单位为赫兹(Hz)。

常见的交流电源的频率有50Hz和60Hz之分，不同的国家和地区有不同的标准。

在交流电路中，频率的高低决定了电流和电压变化的速度。

2. 交流电路中的相位差交流电路中的电流和电压存在一定的相位差。

相位差是指电流和电压之间的时间差，可以用角度或时间表示。

当电流和电压的相位差为0度时，它们是同相的；当相位差为180度时，它们是反相的。

相位差的大小影响了交流电路中的功率计算和电路的稳定性。

3. 交流电路中的阻抗交流电路中的阻抗是指对交流电流的阻碍程度，常用符号Z表示，单位为欧姆(Ω)。

阻抗由电阻、电感和电容共同决定。

阻抗的大小与频率有关，对于电感元件而言，阻抗随频率增加而增加；对于电容元件而言，阻抗随频率增加而减小。

二、交流电路的计算方法1. 交流电路的欧姆定律与直流电路相似，在交流电路中也可以使用欧姆定律进行计算。

欧姆定律表示为U=I×Z，其中U表示电压，I表示电流，Z表示阻抗。

通过欧姆定律可以计算电流、电压和阻抗之间的关系。

2. 交流电路的功率计算交流电路中的功率计算与直流电路有所不同。

交流电路的功率可以分为有功功率和无功功率。

有功功率表示电路中能够做功的部分，通常用符号P表示，单位为瓦特(W)。

无功功率表示电路中与能量存储和释放相关的部分，通常用符号Q表示，单位为乏特(VAR)。

3. 交流电路的复数计算为了方便计算交流电路中的电流、电压和功率，可使用复数表示法进行计算。

复数表示为A∠θ，其中A表示幅值，θ表示相位角。

利用复数的加减运算和乘除运算，可以进行交流电路中各项参数的计算。

总结：交流电路具有频率、相位差和阻抗等特性，这些特性影响了电路的工作状态和表现。

交流电路的频率特性

交流电路的频率特性
在沟通电路中，电容元件的容抗和电感元件的感抗，都与频率有关,在电源频率肯定时，它们有一确定值。

但当电源电压或电流（激励）的频率转变（即使它们的幅值不变）时，容抗和感抗随着转变，而使电路中各部分所产生的电流和电压（响应）的大小和相位也随着转变。

响应与频率的关系称为电路的频率特性或频率响应。

电压和电流都是时间常数，在时间领域内对电路进行分析，所以常称为时域分析。

在频率领域内对电路进行分析，就称为频域分析。

所谓滤波就是利用容抗或感抗随频率转变而转变的特性，对不同频率输入信号产生不同的响应，让需要的某一频带的信号顺当通过，而抑制不需要的其他频率的信号。

滤波电路通常可分为低通，高通和带通等多种。

除了RC电路外其他电路也可以组成滤波电路。

电路输出电压与输入电压的比值称为电路的传递函数或转移函数，用T（j）表示，它是一个复数。

1.低通滤波器
即在谐振时，支路电流或时总电流的Q倍，也就是谐振时电路的阻抗模为支路阻抗模的Q倍。

交流电路的频率特性

在实际应用中，规定输出电压为输入电压的0.707倍时对应的频率为截止频率，刚好就是，因此将称为截止频率，而将频率范围 0＜ ≤ 称为滤波器的通频带。
2．高通滤波电路传递函数为
设
幅频特性和相频特性随角频率变化的整体情况如图所示，从图中看到，以作为分界点，高频信号很容易通过，而低频信号的幅值下降很快，表明该电路具有高频通过而抑制低频的能力，所以此电路称之为高通滤波电路。
电流值在等于最大值之间宽度称为通频带，即
是下限频率。
的70.7 %处，频率的上下限，式中是上限频率，
Q大
Q小
通频带与品质因数成反比。值越大，谐振曲线愈尖锐，选择性越好，但通频带越窄。
例 3-5 将一线圈（
，
）与电容串联，接在
，
的电源上，问为何值时电路发生谐振？
并求谐振电流、电容端电压、线圈端电压及品质
使电路发生谐振。
串联谐振电路具有下列特征：（1）串联谐振时外加电压与电路电流同相（），因此电路呈阻性。电源供给电路的能量全部消耗在电阻上，电源与电路不存在能量交换，电感和电容之间相互交换能量，以满足无功功率的需要。
即与在相位上相反，相量模相等，互相抵消，外加电压等于电阻电压，相量图如图所示。
3．带通滤波电路带通滤波器的传递函数
幅频特性
相频特性设
由图可见，当
时，输出电压与输入电压同相，同时
输出也达到最大值
，并规定，当
等于最大值
的 70.7% 处之间频率的宽度称为通频带宽度，即
二、谐振电路
对于任何含有电感和电容的电路，在一定频率下可以呈现电阻性，即整个电路的总电压与总电流同相位，这种现象称为正弦交流电路的谐振。

交流电路的频率特性教学PPT培训课件

U
L C
U C
但相位相反。
15
串联谐振特性曲线
U 谐振电流 I 0 R
谐振频率
I
I0
f0
I0
2
下限截止频率 fL 上限截止频率 fH 带宽
B=fH-fL
f f0 f H
f
16
例1：在RLC串联电路中，已知R=0.1Ω，L=2mH，C=5μF，电源电压为10mV。改变电源频率，使电路产生串联谐振，试求电路
此时的频率f0、回路的品质因数Q及电感上电压UL0。
解：
f0
1 2 LC

1 2 3.14 2 10 5 10
截止频率 ω0
带宽
ω0
ω
0~ω0
8
具有低通滤波特性
3.带通滤波电路
+ R C +
幅频特性
T jω 1 32 ( ω R C 1 2 ) ωRC
U 1jω
R C
– 传递函数
相频特性
U 2 jω
–
jω U T jω 2 jω U 1
电路与电工技术项目教程
——教、学、做一体化
1
项目4 正弦交流电路的基本概念和基本定律
2
任务三交流电路的频率特性
一、RC电路的频率特性
频率特性
正弦交流电路中的感抗和容抗都与频率有关，当其频率发生变化时，电路中各处的电流和电压的幅值与相位也会发生变化，这就是所谓频率特性。幅频特性
电流和电压幅值关于频率的关系叫幅频特性。
1 3 0.707 3
0
相频特性曲线
1 (ω R C ) 2 jω arctan 3ω R C

电路基础原理交流电的频率与周期

电路基础原理交流电的频率与周期在电路基础原理中，交流电是一个重要的概念。

交流电的频率和周期是电路中的基本参数，对于我们理解电路的工作原理非常重要。

首先，我们来了解一下频率和周期的概念。

频率指的是单位时间内交流电信号的周期个数，用赫兹（Hz）来衡量。

周期则是指交流电信号完成一个往复运动所需的时间，用秒（s）来衡量。

频率和周期是密切相关的，可以通过下列公式相互转换：频率 = 1 / 周期，周期 = 1 / 频率。

为了更好地理解频率和周期，我们以一个简单的振荡电路为例。

当一台交流电源连接到这个振荡电路中时，振荡电路会产生交流电信号。

这个信号的频率和周期取决于振荡电路的元件参数。

在电路中，频率和周期的概念经常被用来描述交流电信号的特征。

交流电信号的频率决定了信号在单位时间内的周期个数，而周期则决定了信号完成一个往复运动所需的时间。

频率和周期对于电路设计和分析非常重要。

不同的电子设备和电路对于交流电信号的频率和周期有不同的要求。

比如说，电视机和手机需要接收高频率的信号，而电源适配器则需要输出稳定的交流电信号。

我们可以通过示波器来测量交流电信号的频率和周期。

示波器可以显示交流电信号的波形，从而帮助我们更好地了解信号的特性。

通过示波器，我们可以轻松地测量信号的周期，并通过频率和周期的关系计算出频率。

交流电的频率和周期还与电力系统密切相关。

在电力系统中，交流电的频率是非常重要的。

不同国家或地区的电力系统通常都会规定一个标准的频率。

比如说，在中国大陆的电力系统中，交流电的标准频率为50赫兹。

而在美国和加拿大，标准频率为60赫兹。

交流电的频率和周期的控制对于电力系统的稳定性和协调运行非常重要。

如果电力系统中的发电机和负载设备的频率不一致，就会出现电力供应不稳定的情况。

因此，电力系统需要通过精确的频率控制来保证稳定可靠的电力供应。

总之，电路基础原理中交流电的频率和周期是非常重要的概念。

频率和周期可以用来描述交流电信号的特征，它们在电路设计和分析中起着重要的作用。

第三章：交流电路的频率特性

谐振时虚部为零,即:
I R R
2
I
U
L
2
U
I RL
I C
代入 0
1 LC

R L
2 2
总阻抗：
什么性质?
L RC
得： U
L RC
I
Z 0 Z max
非理想情况下：
并联谐振电路总阻抗：
Z 0 Z max
L RC
当 R 0时
Z0
（三）谐振滤波器：利用谐振进行选频、滤波消除噪声
r
E S E
谐振滤波器
N
接收网络
已知：
（ ) ---信号源 E S s
（）---噪声源 E N N
令滤波器工作在噪声频率下，即可消除噪声。
f0 f N
1 2 LC
提取信号
r
E S
E N
谐振滤波器
U
I
I L
I C
I C
I
I C
I C
U
I
I L
I L
U
U
I L
当 IL IC 时
I 0
当 IL IC 时
I 落后于 U (感性)
当 IL IC 时
I 领先于 U (容性)
谐振
理想情况下并联谐振条件
I
I C
U
I C
IL
U
I L
IL IC

2
L 2C
1
2
C
2 f
L
2
1
2
820 10
3

2

ch5 交流电路的频率特性-wp-print

能够发生谐振的电路构成特点
含储能元件含两种不性质的储能元件
u 2U sint
IC U C
IL U / L
电容电流有效值对激励频率的响应电感电流有效值对激励频率的响应
电路发生谐振的条件
电路总阻抗的
二、RLC串联谐振 (电压谐振)
1 谐振条件
0
1 0 L 0C
1 2 LC 1 LC
I 1 1 i R jL jC U
U
L I
jL
C I
?
0
1 LC
+
+
ui
_
L r
C
uo
_
o =？ Z ?
2 谐振下的表现
整体呈阻性
Y (0 ) Y (0 ) Y m in
C I
电流变最小 I I R U Y min 电流有特点
2L1
1 200Ω 2C1
L1C1并联谐振 AB支路断路 iR 2 =0A
i R i R 0 i R1 i R 2 1A
R 则传递函数 H ( j ) E
5-3 双端口网络及其传递函数
传递函数：双端口网络的输出相量与输入相量之比

双端口功能电路传递函数有以下四种形式
U
I R I
X 0 但 I L IC I
IL
LC整体来看，对外相当于“断路”
已知：ui ( t ) 60 90 sin(t 90 ) 40sin(2t 90 ) V R = 60 1 1 L1 100Ω， L2 100Ω， C 400Ω , C 100Ω 1 2 C1 求: iR B A IR 0 =1A + 解: 1) 直流分量 Ui0= 60V L1 C 2 ui 2) 一次谐波 ui1 90sin(t 90) L 2 _ 1 L2 100Ω L2C2串联谐振 C C2 BC支路短接 iR 1 =0A

ch5高频功率放大器

fβ 0.2fT fT
为了对高频功率放大器进行定量分析与计算，
关键在于求出电流的直流分量Ic0与基频分量Icm1。
最好能有一个明确的数学表达式来显示二者与导通
角θc的关系，以便于电路设计和调试时，对放大
器工作状态的选择指明方向。
考虑到谐振功率放大器工作于丙类（非线性、大信号）状态，采取图解法与数学解析分析相折中的办法：折线近似分析法。
为了兼顾功率与效率，最佳通角取70左右。
n
1 0
1
0.5
0
0.4 2.0
0.3 0.2 1.0
1 0 2
0.1 0
3100 140
20 40 60 80 120 160180 c
图5-9 尖顶脉冲的分解系数
End
集电极效率ηc和输出功率Po是否能最佳实现最终取决于功放中外部电路参数Rp 和电压 VBB、Vbm 、 VCC 。
•
负载增大
•
过
gd
压
区
VCC vC
•Q
vCmin
2. 高频功放的负载特性
I cm1
临界区 iC
Ic0
过压
区
Vcm
0
欠压
临界
过压
Rp
c
Po P
P VCC Ic0
Po
Pc
12PVcmI
cm1
Po
0
欠压
临界
过压
Rp
欠压区
vBmax
vC
2. 高频功放的负载特性
I cm1 Ic0
Po
1 2 VcmIcm1
输出交流功率：
Po
1 2
Vcm
I
cm

交流电路的基本特征量

交流电路的基本特征量
沟通电路的参数收到沟通电本身的基本参数影响，即频率、峰值和位相。

现在分别争论如下：
1.频率：上式中的是角频率（圆频率），它与频率f之间的关系是，f的含义是单位时间内沟通电作周期性变化的次数，频率表示沟通电瞬时值变化的快慢单位：或。

例如市电的频率为50Hz，有的国家发电厂发出的沟通电频率为60Hz。

2.峰值和有效值：简谐量在一个周期所能达到的最大瞬时值，称为简谐量的幅值（或峰值），它们的意义是瞬时值随时间变化的幅度。

沟通电路对简谐沟通电而言，有效值等于峰值的，即70%左右。

在电工测量中，常使用沟通电流表和电压表。

但所测得的读数都是“有效值”。

平常我们说沟通电压是220V也是指有效值，今后在沟通电路问题中不加解释给的读数一律指有效值。

3.位相：叫做初位相。

表示沟通电在某一时刻达到的状态，即它不仅打算瞬时值的大小和方向，而且还能表示出简谐量变化的趋势（是变大或变小）。

在讨论单一简谐沟通电时，初位相的作用尚不明显，假如要比较两个或两个以上的沟通电时，则其重要意义就显示出来了，要用到位相差的概念，位相差是不随时间转变的常数，他表示两个简谐量在变化过程中位相相差的程度，在沟通电学问中，经常涉及的就是电压与电流之间的位相差。

交流电路频率特性的测定

Cu 图21-1交流电路频率特性的测定一．实验目的1．研究电阻，感抗、容抗与频率的关系，测定它们随频率变化的特性曲线； 2．学会测定交流电路频率特性的方法； 3．了解滤波器的原理和基本电路； 4．学习使用信号源、频率计和交流毫伏表。

二．原理说明1．单个元件阻抗与频率的关系对于电阻元件，根据︒∠=0R RR I U ，其中R I U =R R ，电阻R 与频率无关；对于电感元件，根据LL Lj X I U =，其中fL X I U π2L L L ==，感抗X L 与频率成正比；对于电容元件，根据CC Cj X I U -= ，其中fC X I U π21C CC ==，容抗X C 与频率成反比。

这种电路响应随激励频率变化的特性称为频率特性。

在本实验中，研究几个典型电路的幅频特性，如图21－２所示，其中，图（ａ）在高频时有响应（即有输出），称为高通滤波器，图（ｂ）在低频时有响应（即有输出），称为为低通滤波器，图中对应A ＝0．707的频率ｆC 称为截止频率，在本实验中用RC 网络组成的高通滤波器和低通滤波器，它们的截止频率ｆC 均为1／2πRC 。

Ch5-交流电路的频率特性160406

第五章 交流电路的频率特性

交流电路深入了解交流电的特性

交流电路频率特性的测定

交流电路基本特性与分析

交流电路的特性与计算

交流电路的频率特性

交流电路的频率特性

交流电路的频率特性教学PPT培训课件

电路基础原理交流电的频率与周期

第三章：交流电路的频率特性

ch5 交流电路的频率特性-wp-print

ch5高频功率放大器

交流电路的基本特征量

交流电路频率特性的测定

第五章交流电路的频率特性