电工技术电子技术-清华-5

3j(RC
1
Ui )
RC
幅频特性
T(j)
1
32(CRC 1 R)2
2019/12/18
课件
T ( j)
1
3

0

1 RC
41
波特图
对于变化范围较宽的频率特性，为展 宽视野，其 特性横坐标改用对数坐标，表示归一 化频率；纵坐 标用（分贝）表示，便构成波特图。

0 1/10
U U XL XC
2019/12/18
0
1或 LC 课件
IC
U
IL

0
L

1
0C
1
f0 2 LC20
I
U
IL IC
L=100mH，C=2F， U=3V
LC
1
f0

2
35H 6 z LC
U
ILIC2f0L0.01A3
I 0
并联谐振又称为电流谐振
2019/12/18
T
U i
2019/12/18
课件
R
C
U O
34
低通滤波器的频率特性
幅频特性
T 0 ：截止频率
T（） 1
1RC2
1
1
2
0 ~ 0 ：带宽


1
1


0
2
0
0

1 RC

相频特性
（ ） tg1RC 45
XC XL 22.36
C
2019/12/18
U C
QRX 课 件Lr12021.6301.12 14
I
U
R r
L
U R U RI0 R 0 .1 1 5 0 1 .5 V
U Lr
C U C U rI0 r0 .1 5 1 0 1 .5 V
U C U L I 0 X L 0 .1 2 5 .6 2 3 .5 3 V 3
第5讲
第2章
正弦交流电路
(串联谐振 并联谐振 转移函数)
2019/12/18
课件
海南风1 光
2.3 电路中的谐振
2.3.1 串联谐振 2.3.2 并联谐振
2.4 网络的频率特性 — 转移函数
2.4.1 转移函数的幅频特性和相频特性 2.4.2 低通电路、高通电路 2.4.3 波特图
2019/12/18
U
IRL
IC
IC
I U
支路电流可能 大于总电流
2019/12/18
课件
IRL
电流谐振
28
并联谐振特性曲线
I
Z
I
0
感性
容性
阻性
思考： 0 时
为什么是感性？
2019/12/18
课件

0 f
问：在串联谐振 电路中，何时电 路呈感性、阻性、 容性？
29
读图练习：六管超外差式晶体管收音机
1
1

0
2

相频特性

1
1
2
0

1 RC
（ ） 90tg1RC
90 45

2019/12/18
课件
38
三、带通滤波器 RC 串并联网络
ui
C
R C
R uo
U i jXC
R
jXC R U o
令：
Z1 (R串联C) R jXc
Z2
2019/12/18
课件
21
非理想情况下的并联谐振
U
I
IRL
R IC
C
L
IC
I U
IRL

U R jX L

U
R jL
I U C
jX 2019/12/18
C

jCU
课件
IRL
IIRLIC
I、U 同相时则谐振 22
一、非理想情况下并联谐振条件
IIRLIC
R2 (XL XC)2
1
1
X C C 2fC
I
I0

U R
谐振电流
I0 2
I0
f0

2
1 LC
谐振频率
f1
下限截止频率
f2
上限截止频率
f f f 2019/12/182
1 通频带
课件
f1 f0 f2
f
11
电路参数对谐振曲线的影响
(a)R变大
I
I0

U R
I
U
R2 (XL XC)2
线路图
R17
R1
R4
R7
R11
R14
D
2019.4.7
T5
T1
T2
T3
T4
R16
R10
T6
R2 R3
R6
R8 R9
R5 RW R12 R13
R15
6V
方框图
输入电路
2019/12/18
T1 高放
变频
T2 T3 中放
课件
D 检波
T4 低放
T5 T6
功放
30
2.4 网络的频率特性---转移函数
概念：网络的频率特性是研究正弦交流电路中电压、
课件
2
5
本课作业
2-18 2-22 2-23 2-29 英5题
2019/12/18
课件
3
2.3 电路中的谐振
谐振概念：
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1，即：u、 i 同相，
便称此电路处于谐振状态。
串联谐振：L 与 C 串联时 u、i 同相 谐振 并联谐振：L 与 C 并联时 u、i 同相
I
I0
通频带f 如何变?
R变大
0
1 LC
(b)L或C变小
I
I0
f
C变小
0

(a)
不变， 0
I 2019/12/18 0 变小。
课件
01 02

(b) I 0 不变，
0 变化。12
通频带
I I
U
R2 (XL XC)2
可证以 明：f
R
2 L
f0 Q
I0
2
I0
可见 f 与 Q 相关。
C U C
2019/12/18
谐振

串联谐振的条件是： 课件
XL XC5
谐振频率： f o
XLL2fL XC 1 C21 fC
XL XC

0
L

1
0C
2019/12/18
0
1 LC
课件
f0

2
1 LC
6
串联谐振的特点
XL XC
Z R j(X L X C ) R阻性
(R并联C)

R( R课件
jXc) jXc
则：
Uo

Z2 Z1 Z2
Ui
39
UO

Z2 Z1 Z2
Ui
R( j Xc )
UO

(R
R jXc
j
Xc
)

R( R
j Xc ) jXc
Ui
3
j(RC 1 R1C)Ui
2019/12/18
课件
40
UO
1

2019/12/18
课件 90
35
幅频特性上 0
时，叫 3 分贝点。
分贝数定义：dB20lgT(j20lgUo
Ui
3分贝点：
当 U o 1 时， Ui 2
T 三分
1
贝点
1
2
20lg Uo 20lg 1
Ui
2
2019/12/18
3dB课件

0

1 RC
36
二、高通滤波器
U L rU r2 U L 21 .5 2 3.5 2 3 3.6 V 3
Rr
f 31.8Hz
2L 2019/12/18
课件
15
串联谐振应用举例
收音机接收电路
L1
C
L2 L3
2019/12/18
L1 : 接收天线
L 2 与 C ：组成谐振电路
L3
:
将选择的信号送 接收电路

ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱI0

U Z
U R
谐振时电流最大
U、I 同相 tg1XLXC0
R
2019/12/18
课件
7
当 XLXC R时
UC 、UL将大于 电源电压U
U L I0 X L U C I0 X C U I0 R
注：串联谐振也被称为电压谐振
2019/12/18
课件
8
串联谐振时的相量图：
I0 课件 ZZma x 25
并联谐振电路总阻抗的大小
I R2R L2j R2 L L2C U
谐振时虚部为零,即:
I

R2
R
L2
U
I
U
IRL
IC
代入 0
1 R2 LC L2
1
10
lg 0 -1
0
1
T 0.001 0.01 0.1 0.707
20lgT -60 2019/12/18
-40 -2课0件 -3
100 …... 2 …...
1 10 100 0 20 4420
用归一化频率表示的低通滤波器传递函数
U
IC
I
U
IL
IC
I
IL U
I
IL IC
LC
IC
U
IL
当 IL IC 时
当 IL IC 时
当 IL IC 时
U I 落后于 2019/12/18
(感性)
I 领先于课件U (容性)
I 0
谐振19
理想情况下并联谐振条件
I
U
IL IC
LC
IL IC
滤掉输入信号的低频成分，通过高频成分。
U i
C
R
U O
高通滤波器的传递函数
TjU Uoi RR1 1jjCCRR
2019/12/18
课件 jC
37
高通滤波器的频率特性
TjU Uoi
R R 1
jCR 1jCR
jC
幅频特性
T
T ( )
课件
32
一、低通滤波器
滤掉输入信号的高频成分，通过低频成分。
U i
R
C
U O
1
U o

R
j

C 1
U i
2019/12/18
j课件 C
33
低通滤波器的传递函数
1
T j
U o U i

R
j

C 1
1
1 j RC
j C

1
tg 1 R C
1 RC 2
谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应
2019用/12/非18 常广泛。
课件
4
2.3.1 串联谐振 串联谐振的条件
串联谐振电路 ZRjXLXCZ
I
R U R
R2XLXC2tg1XL RXC
若令： XL XC
U
L U L
则： 0U、I 同相
U
R1jL jCU
I
IRL
R IC
C
L
R2
R
L2

j
R2
L
L2
CU
实部
虚部
谐振条件：虚部=0。则 U 、I 同相
2019/12/18
课件
23
并联谐振频率
由上式虚部
R2
0L
0L2
0C0
QU ULU UCR 0L01RC f1 f 0 f2
f
结论：Q愈大，带宽愈小，曲线愈尖锐，选择特性好。
Q愈小，带宽愈大，曲线愈平坦，选择特性差。
2019/12/18
课件
13
例：R、L、C串联电路，已知R=10，r=10 （r是电
感线圈的电阻），L=100mH，C=2F，U=3V
得： U L I
2019/12/18
RC
课件
总阻抗： 什么性质?
L Z0 Zmax R2C6
并联谐振 电路总阻抗：
L Z0 Zmax RC
当 R0时 Z0
所以，纯电感和纯电容并联谐振时，相当于断路。
U
2019/12/18
U
课件
27
并联支路中的电流可能比总电流大。
I
C
f1 820kHz
解：f1 2
1 L2C
e3
C

1
2f 2
L2
1
C282 1030225 10 0 615 p0 F
e 结论：当 2019/12/18 C 调到 150 pF课时件 ，可收听到
的节目18。
1
2.3.2 并联谐振
理想情况：纯电感和纯电容 并联。
求：谐振时f0，I0，XL，XC，Q，UR，UL，UC，f, U Lr
解：
f021 L C 2
1
3H 56
1 0 1 0 3 0 2 1 6 0
I
R U R
I0R U r1 3 010 0.1A 515 m0A
U
r L
U Lr
XL 2f0L22.36
课件
16
L1
C
L2 L3
R L2
L2
e1
C
e2
e3
e1、e2、e3为来自3个不同电台（不同频率）
的电动势信号；
L - C 2019/12/18 2
组成谐振电路 ，选出所需的电台。
课件
17
e 问题：如果要收听 1 节目，C 应配多大？
R L2
L2
e1
e2
已知：
L 225 H 、 0R L 22 0
电流随频率变化的关系（即频域分析）。
U i
网 络
U o
转移函数：
T（j
)

U O U i
2019/12/18
课件
31
网络的传递函数：
T

j


U o U i
TjU U o i T(j) ()
其中 T ( j) 称为幅频特性
频率特性
() 称为相频特性
2019/12/18
U L UC U U R RI
2019/12/18
课件
U L
UR U I U C
9
品质因素 —— Q 值
定义：电路处于串联谐振时，电感或电容上的 电压与总电压之比。
QULUCXLXC UU R R
2019/12/18
课件
10
串联谐振特性曲线 I
U
X L L 2fL
I
U
IRL
IC
得：
0
1 LC

R2 L2
当R=0时 0