串并联电路谐振2RLC串联电路频率响应学习要点37页PPT
合集下载
RLC串联电路介绍课件
理解RLC串联电 路的物理原理
实验步骤和结果分析
准备实验器材：RLC 串联电路、信号发生 器、示波器等
01
连接实验电路：按照 实验要求连接RLC串 联电路
02
输入信号：使用信号 发生器输入正弦信号
03
06
总结实验结论：根据 实验结果总结RLC串 联电路的特性和规律， 为后续仿真和设计提 供依据
05
零状态响应的求解需要使 用拉普拉斯变换
零状态响应的求解可以帮 助我们分析电路的瞬态响
应特性
全响应
01
零输入响应：电路在零输入 条件下的响应
03
完全响应：电路在任意输入 和任意初始条件下的响应
05
稳态响应：电路在稳态条件 下的响应
02
零状态响应：电路在零状态 条件下的响应
04
瞬态响应：电路在瞬态条件 下的响应
网孔电流法：通过网孔电流方程求解电路中 的电压和电流
叠加定理：将电路中的电压源和电流源分解 为直流和交流两部分，分别求解后再叠加
戴维南定理：将电路中的电压源和电流源等 效为电压源和电阻，简化电路分析
零输入响应
01
零输入响应是指电路在无输 入信号的情况下的响应特性
03
稳态响应是指电路在无输入 信号的情况下，输出信号随 时间的变化情况
信号分析、信号合成、信号检测等
03
RLC串联电路在通信系统中的应用：用于
信号传输、信号处理、信号调制解调等
04
RLC串联电路在电子设备中的应用：用于
信号处理、信号放大、信号滤波等
实验目的和原理
01
02
Hale Waihona Puke 0304验证RLC串联电 路的谐振特性
RLC串联谐振课件
RLC串联谐振原理
谐振现象与谐振频率
谐振现象
当一个电网络含有电感（L）和电容 （C）元件时，若改变电路中的某一 参数，如电压或频率，电路中的电流 会发生变化，这种现象称为谐振。
谐振频率
当电路发生谐振时，其频率称为谐振 频率。对于RLC串联电路，其谐振频 率为f = 1 / (2π√(LC))。
串联谐振的条件
RLC串联谐振在物联网领域的应用前景
总结词
随着物联网技术的不断发展，RLC串联谐振 在物联网领域的应用前景也十分广阔。
详细描述
在物联网领域，RLC串联谐振可以应用于无 线通信、传感器网络、智能家居等方面。例 如，在无线通信中，RLC串联谐振可以用于 信号的发射和接收，提高通信系统的抗干扰 能力和传输质量。在传感器网络中，RLC串 联谐振可以用于信号的处理和传输，提高传 感器网络的可靠性和实时性。在智能家居中 ，RLC串联谐振可以用于智能电器的控制和 调节，提高智能家居的智能化程度和用户体
详细描述
RLC串联电路是一种基本的电路形式，其中电阻、电感和电容三个元件依次连接 ，形成一个串联回路。这种电路中的电流与外部激励源的频率有着密切的关系 。
工作原理
总结词
RLC串联电路通过相互间的电磁作用，形成一个具有特定频 率的振荡系统。
详细描述
当外部激励源对RLC串联电路施加电压时，电路中的电流将 按一定的规律变化。随着外部激励源频率的变化，电路的阻 抗也会发生变化。当外部激励源的频率与RLC串联电路的固 有频率相同时，电路发生谐振。
电路特点
总结词
RLC串联电路具有特定的阻抗特性，表现为在特定频率下的高阻抗和在其它频率 下的低阻抗。
详细描述
在RLC串联电路发生谐振时，其阻抗值达到最大。此时，电路中的电流最小，而 外部激励源的电压最大。此外，RLC串联电路还具有能量存储和转换的能力，可 以用于多种电子设备和系统中。
谐振现象与谐振频率
谐振现象
当一个电网络含有电感（L）和电容 （C）元件时，若改变电路中的某一 参数，如电压或频率，电路中的电流 会发生变化，这种现象称为谐振。
谐振频率
当电路发生谐振时，其频率称为谐振 频率。对于RLC串联电路，其谐振频 率为f = 1 / (2π√(LC))。
串联谐振的条件
RLC串联谐振在物联网领域的应用前景
总结词
随着物联网技术的不断发展，RLC串联谐振 在物联网领域的应用前景也十分广阔。
详细描述
在物联网领域，RLC串联谐振可以应用于无 线通信、传感器网络、智能家居等方面。例 如，在无线通信中，RLC串联谐振可以用于 信号的发射和接收，提高通信系统的抗干扰 能力和传输质量。在传感器网络中，RLC串 联谐振可以用于信号的处理和传输，提高传 感器网络的可靠性和实时性。在智能家居中 ，RLC串联谐振可以用于智能电器的控制和 调节，提高智能家居的智能化程度和用户体
详细描述
RLC串联电路是一种基本的电路形式，其中电阻、电感和电容三个元件依次连接 ，形成一个串联回路。这种电路中的电流与外部激励源的频率有着密切的关系 。
工作原理
总结词
RLC串联电路通过相互间的电磁作用，形成一个具有特定频 率的振荡系统。
详细描述
当外部激励源对RLC串联电路施加电压时，电路中的电流将 按一定的规律变化。随着外部激励源频率的变化，电路的阻 抗也会发生变化。当外部激励源的频率与RLC串联电路的固 有频率相同时，电路发生谐振。
电路特点
总结词
RLC串联电路具有特定的阻抗特性，表现为在特定频率下的高阻抗和在其它频率 下的低阻抗。
详细描述
在RLC串联电路发生谐振时，其阻抗值达到最大。此时，电路中的电流最小，而 外部激励源的电压最大。此外，RLC串联电路还具有能量存储和转换的能力，可 以用于多种电子设备和系统中。
串并联电路的谐振rlc串联电路频率响应
(串(串联联谐谐振振)) 短路
L3
当 Y( )=0 ，即分母为零，有： ω12 L1C 2 1 0
L1
C2
ωω11
11 LL11CC22
((并并联联谐谐振振)) 开路
可见， 1<2
Z (ω)
j
ω3L1L3C2 ω ω2 L1C2
( L1 1
L3 )
(b) Z (ω1 )
1 jωC
3
jωL
UL(0)=UC (0)=QU
Q
ω0 L R
1 ω0 RC
1 R
L C
IL(0) =IC(0) =QIS
Q
ω0C G
1 ω0GL
1 G
C L
推导：
U
Q
I L (ω0 ) IS
IC (ω0 ) IS
ω0 L U
1 ω0GL
R
ω0C G
1 G
C L
二 、电感线圈与电容并联
Inductance Loop Paralleled Connected Capacity 上面讨论的电流谐振现象实际上是不可能得到的，因为
I0=U/R (U 一定 ) 。
(4). LC 上串联总电压为零，即
U L
U C
0,
LC相当于短路。
电源电压全部加在电阻上，
U R U。
容性
U R
I
|Z|
U C
R
I R
+ U
+
U R
_+ U _L
_
U C+_
感性
j L
1 jωC
串联谐振时，电感上的电压和 电容上的电压大小相等，方向相反 ，相互抵消，因此串联谐振又称电 压谐振 (Voltage Resonance) 。
《GCL并联谐振电路》课件
优化电路结构，减小电路 体积，有利于集成化和便 携化。
提高散热性能
合理布置元件，增强散热 性能，防止因过热引起的 性能下降。
结构紧凑性
优化元件布局，使电路结 构更加紧凑，减少不必要 的空间占用。
材料优化设计
01
选择高性能材料
选用具有高导电性、高导热性、 高耐热性的材料，提高电路性能 。
02
03
材料兼容性
02
特性
质量元件具有模拟质量块动态特性的能力，可以用于模拟机械系统的振
动和阻尼等行为。
03
在GCL并联谐振电路中的作用
质量元件在GCL并联谐振电路中起到模拟机械系统的质量和阻尼作用，
影响电路的动态特性和稳定性。
03
GCL并联谐振电路的分析方法
阻抗分析法
阻抗分析法是通过计算并联谐振电路的总阻抗来 分析其特性的方法。
信号处理
总结词
GCL并联谐振电路在信号处理中发挥重要作用，用于增强有用信号、抑制干扰 和噪声。
详细描述
在信号处理过程中，GCL并联谐振电路能够实现对信号的选频和滤波，提取有 用信号成分，抑制噪声和干扰。通过调整GCL并联谐振电路的参数，可以实现 不同频段的信号处理，满足各种应用需求。
无线通信系统
GCL并联谐振电路的特点
01
02
03
频率选择性
GCL并联谐振电路具有频 率选择性，只对特定频率 的信号呈现低阻抗特性。
阻抗匹配
在谐振状态下，GCL并联 谐振电路可以作为信号源 和负载之间的阻抗匹配网 络，提高信号传输效率。
带宽控制
通过调整元件参数，可以 控制GCL并联谐振电路的 带宽，实现对信号频率的 筛选和滤波。
电容元件
1 2 3
提高散热性能
合理布置元件，增强散热 性能，防止因过热引起的 性能下降。
结构紧凑性
优化元件布局，使电路结 构更加紧凑，减少不必要 的空间占用。
材料优化设计
01
选择高性能材料
选用具有高导电性、高导热性、 高耐热性的材料，提高电路性能 。
02
03
材料兼容性
02
特性
质量元件具有模拟质量块动态特性的能力，可以用于模拟机械系统的振
动和阻尼等行为。
03
在GCL并联谐振电路中的作用
质量元件在GCL并联谐振电路中起到模拟机械系统的质量和阻尼作用，
影响电路的动态特性和稳定性。
03
GCL并联谐振电路的分析方法
阻抗分析法
阻抗分析法是通过计算并联谐振电路的总阻抗来 分析其特性的方法。
信号处理
总结词
GCL并联谐振电路在信号处理中发挥重要作用，用于增强有用信号、抑制干扰 和噪声。
详细描述
在信号处理过程中，GCL并联谐振电路能够实现对信号的选频和滤波，提取有 用信号成分，抑制噪声和干扰。通过调整GCL并联谐振电路的参数，可以实现 不同频段的信号处理，满足各种应用需求。
无线通信系统
GCL并联谐振电路的特点
01
02
03
频率选择性
GCL并联谐振电路具有频 率选择性，只对特定频率 的信号呈现低阻抗特性。
阻抗匹配
在谐振状态下，GCL并联 谐振电路可以作为信号源 和负载之间的阻抗匹配网 络，提高信号传输效率。
带宽控制
通过调整元件参数，可以 控制GCL并联谐振电路的 带宽，实现对信号频率的 筛选和滤波。
电容元件
1 2 3
电路中的串联电路的谐振相关知识讲解
负载吸收功率
P=RI2=U2/R
QL ω0LI2
QC
1
ω0C
I2
Q QL QC 0
电源发出功率
+
P UI cos RI 2
u_
Q UI sin 0
LC
Q R
P
即L与C交换能量, 与电源间无能量交换。
电场能量与磁场能量来回交换 -----电磁振荡
设 u U m0 sin t
则
i
Um0 R
Z
R
j(ωL
1 ωC
)
|
Z (ω)
|
φ (ω)
阻抗幅频特性
| Z(ω) |
R2
(L
1
C
)2
(ω
)
tg1
ωL
1
ωC
R
幅频特性 相频特性
( )
/2
O
0
–/2
阻抗相频特性
I( )
U/R
I( )
O
0
电流谐振曲线
2. 电流谐振曲线 谐振曲线：表明电压、电流与频率的关系。
幅值关系：
I(ω)
U
R2
(L
1
C
)2
XC
1
0C
1/
1 LC
L C
特性阻抗
L
C
品质因数 Q ω0 L 1 1 L 无量纲
R R ω0 RC R C I( )
3. 电流I达到最大值I0=U/R (U一定)。
O 0
•
4. 电阻上的电压等于电源电压，
IR
LC上串联总电压为零，即
+
•
U
+
•
串联谐振电路PPT课件
串联谐振时，电感L和电容C上电压大小相等，即
= = 0 = 0 =
RLC串联电路发生谐振时，电感L与电容C上的电压大小都是外加电源电压的Q倍，所以串联谐
振电路又叫作电压谐振。一般情况下串联谐振电路都符合Q>>1的条件。在工程实际中，要注意
避免发生串联谐振引起的高电压对电路的破坏。
30
R= 1.672 ×30=83.7W。
知识点精讲
在RLC串联电路中，已知电源电压为1mV，R=10Ω，当电路电流达到最大值时，电感的
阻抗为1kΩ，此时电容两端电压为 0.1 V。
【解析】串联谐振的特点:
谐振时，总阻抗最小，总电流最大。其计算公式为|Z|=
2 + 2 =R。
特性阻抗:谐振时，电抗为零，但感抗和容抗都不为零，此时电路的感抗或容抗都叫作谐振电路的特性阻抗，
1
= 0 =
=
=
0
知识清单
(4)品质因数：
在电子技术中，经常用谐振电路的特性阻抗与电路中的电阻的比值来说明电路的性能，这个
比值叫作电路的品质因数，用字母Q来表示，其值大小由R、L、C决定。
0
1
1
= =
=
=
0
(5)电感L和电容C上的电压：
知识清单
3.串联谐振电路的选择性和通频带
（1）串联谐振电路的特性曲线
理论和实验证明，电流随频率变化的关系式为I（f）=
0
1+ 2
0
（
根据上式，选取不同的Q值，作出一组谐振曲线，如图5-9-1所示:
− 0
）2。Fra bibliotek知识清单
= = 0 = 0 =
RLC串联电路发生谐振时，电感L与电容C上的电压大小都是外加电源电压的Q倍，所以串联谐
振电路又叫作电压谐振。一般情况下串联谐振电路都符合Q>>1的条件。在工程实际中，要注意
避免发生串联谐振引起的高电压对电路的破坏。
30
R= 1.672 ×30=83.7W。
知识点精讲
在RLC串联电路中，已知电源电压为1mV，R=10Ω，当电路电流达到最大值时，电感的
阻抗为1kΩ，此时电容两端电压为 0.1 V。
【解析】串联谐振的特点:
谐振时，总阻抗最小，总电流最大。其计算公式为|Z|=
2 + 2 =R。
特性阻抗:谐振时，电抗为零，但感抗和容抗都不为零，此时电路的感抗或容抗都叫作谐振电路的特性阻抗，
1
= 0 =
=
=
0
知识清单
(4)品质因数：
在电子技术中，经常用谐振电路的特性阻抗与电路中的电阻的比值来说明电路的性能，这个
比值叫作电路的品质因数，用字母Q来表示，其值大小由R、L、C决定。
0
1
1
= =
=
=
0
(5)电感L和电容C上的电压：
知识清单
3.串联谐振电路的选择性和通频带
（1）串联谐振电路的特性曲线
理论和实验证明，电流随频率变化的关系式为I（f）=
0
1+ 2
0
（
根据上式，选取不同的Q值，作出一组谐振曲线，如图5-9-1所示:
− 0
）2。Fra bibliotek知识清单
RLC串联和并联谐振电路谐振时的特性.ppt
R S
即U L U C 0 ，且电感电压或电容电压的幅度为电压源
电压幅度的Q倍，即
U U QU QU ( 12 36 ) L C S R
若Q>>1,则UL=UC>>US=UR，这种串联电路的谐振称为 电压谐振。
3.谐振时的功率和能量
设电压源电压为uS(t)=Usmcos(0t)，则：
p ( t ) p ( t ) QUI sin( 2 t ) C L S 0
图12－21 并联电路谐振时的能量交换
由于i(t)=iL(t)+iC(t)=0 (相当于虚开路)，任何时刻进入 电感和电容的总瞬时功率为零，即pL(t)+pC(t)=0。电感和电 容与电流源和电阻之间没有能量交换。电流源发出的功率
加到4倍，这将造成电压UL=UC增加一倍。若电容 C减少到 l/4( Q增加一倍)，
2 总能量不变，而电压 UL= UC增 W CU C
加一倍。总之， R、L和 C的改变造成 数与UL= UC变化的倍数相同。
Q
1 R
L 变化的倍 C
( t ) 10 2 cos ωt V 例12-7 电路如图12-18所示。已知 u S
U U S S I Z R
( 12 31 )
电流达到最大值，且与电压源电压同相。此时电阻、 电感和电容上的电压分别为
L 0 U j L I j U j Q U ( 8 33 ) L 0 S S R 1 1 U I j U j Q U ( 8 34 ) C S S j C RC 0 0
U Sm i(t) Imcos( t ) cos( t) 0 0 R u ( t ) QU cos( t 90 ) L Sm 0
即U L U C 0 ，且电感电压或电容电压的幅度为电压源
电压幅度的Q倍，即
U U QU QU ( 12 36 ) L C S R
若Q>>1,则UL=UC>>US=UR，这种串联电路的谐振称为 电压谐振。
3.谐振时的功率和能量
设电压源电压为uS(t)=Usmcos(0t)，则：
p ( t ) p ( t ) QUI sin( 2 t ) C L S 0
图12－21 并联电路谐振时的能量交换
由于i(t)=iL(t)+iC(t)=0 (相当于虚开路)，任何时刻进入 电感和电容的总瞬时功率为零，即pL(t)+pC(t)=0。电感和电 容与电流源和电阻之间没有能量交换。电流源发出的功率
加到4倍，这将造成电压UL=UC增加一倍。若电容 C减少到 l/4( Q增加一倍)，
2 总能量不变，而电压 UL= UC增 W CU C
加一倍。总之， R、L和 C的改变造成 数与UL= UC变化的倍数相同。
Q
1 R
L 变化的倍 C
( t ) 10 2 cos ωt V 例12-7 电路如图12-18所示。已知 u S
U U S S I Z R
( 12 31 )
电流达到最大值，且与电压源电压同相。此时电阻、 电感和电容上的电压分别为
L 0 U j L I j U j Q U ( 8 33 ) L 0 S S R 1 1 U I j U j Q U ( 8 34 ) C S S j C RC 0 0
U Sm i(t) Imcos( t ) cos( t) 0 0 R u ( t ) QU cos( t 90 ) L Sm 0
电路中串并联电路的 谐振相关知识讲解
U/R
G C L 并联
|Y|
G
O
w0
|Y|最小=G
w
|Z|最大
U(w )IS/G源自O w0wUS固定时谐振点呈现大电流
O w0
w
IS固定时谐振点呈现高电压
R L C 串联
•
UL
•
•
•
UR U I
•
UC
电压谐振
UL(w 0)=UC (w 0)=Q串US
Q串
ω0L
R
1
ω0 RC
1 R
L C
G C L 并联
1. 串联谐振 L
w0
1 LC
阻抗的频率特性
|Z|(w )
C
Z wL 1 O
w0
w
wC
容性 感性
w w0时Z 0
相当于 短路
w w0时
C
w w0时
L
2. 并联谐振
|Z| (w )
w0
1 LC
C L Y 1 wC O wL
w0
w
| Z | 1 |Y |
w w0时Z
相当于 开路
ω0
1 ( R)2 LC L
当 1 ( R )2 , 即 R L时, 可以发生谐振
LC L
C
I
+ U
I1
R
-
L
IC
IC
C
I U
I1
电路发生谐振时，电路相当于一个电阻：
Z(ω0 )
R2
(ω0L)2 R
L RC
一般情况下wL>>R
谐振条件： w0
1 LC
三、串并联电路的谐振
讨论由纯电感和纯电容所构成的串并联电路。
G C L 并联
|Y|
G
O
w0
|Y|最小=G
w
|Z|最大
U(w )IS/G源自O w0wUS固定时谐振点呈现大电流
O w0
w
IS固定时谐振点呈现高电压
R L C 串联
•
UL
•
•
•
UR U I
•
UC
电压谐振
UL(w 0)=UC (w 0)=Q串US
Q串
ω0L
R
1
ω0 RC
1 R
L C
G C L 并联
1. 串联谐振 L
w0
1 LC
阻抗的频率特性
|Z|(w )
C
Z wL 1 O
w0
w
wC
容性 感性
w w0时Z 0
相当于 短路
w w0时
C
w w0时
L
2. 并联谐振
|Z| (w )
w0
1 LC
C L Y 1 wC O wL
w0
w
| Z | 1 |Y |
w w0时Z
相当于 开路
ω0
1 ( R)2 LC L
当 1 ( R )2 , 即 R L时, 可以发生谐振
LC L
C
I
+ U
I1
R
-
L
IC
IC
C
I U
I1
电路发生谐振时，电路相当于一个电阻：
Z(ω0 )
R2
(ω0L)2 R
L RC
一般情况下wL>>R
谐振条件： w0
1 LC
三、串并联电路的谐振
讨论由纯电感和纯电容所构成的串并联电路。