模块六 非正弦交流电路的分析 《电路基础》课件
合集下载
电路分析基础ppt课件
详细描述
欧姆定律是电路分析中最基本的定律 之一，它指出在纯电阻电路中，电压 、电流和电阻之间的关系为 V=IR，其 中 V 是电压，I 是电流，R 布问题的 定律
VS
详细描述
基尔霍夫定律包括两个部分：基尔霍夫电 流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（ KVL）。基尔霍夫电流定律指出，对于电 路中的任何节点，流入节点的电流之和等 于流出节点的电流之和；基尔霍夫电压定 律指出，对于电路中的任何闭合回路，沿 回路绕行一圈，各段电压的代数和等于零 。
电路分析基础PPT 课件
目 录
• 电路分析基础概述 • 电路元件和电路模型 • 电路分析的基本定律和方法 • 交流电路分析 • 动态电路分析 • 电路分析的应用实例
01
电路分析基础概述
电路分析的定义
电路分析
电路分析的方法
通过数学模型和物理定律，研究电路 中电压、电流和功率等参数的分布和 变化规律的科学。
时不变假设
电路中的元件参数不随时间变化， 即电路的工作状态只与输入信号的 幅度和相位有关，而与时间无关。
02
电路元件和电路模型
电阻元件
总结词
表示电路对电流的阻力，是电路中最基本的元件之一。
详细描述
电阻元件是表示电路对电流的阻力的一种元件，其大小与材料的电导率、长度 和截面积等因素有关。在电路分析中，电阻元件主要用于限制电流，产生电压 降落和消耗电能。
二阶动态电路的分析
总结词
二阶RLC电路的分析
详细描述
二阶RLC电路是指由一个电阻R、一个电感L和一个电容C 组成的电路，其动态行为由二阶微分方程描述。通过求解 该微分方程，可以得到电路中电压和电流的变化规律。
总结词
二阶动态电路的响应
欧姆定律是电路分析中最基本的定律 之一，它指出在纯电阻电路中，电压 、电流和电阻之间的关系为 V=IR，其 中 V 是电压，I 是电流，R 布问题的 定律
VS
详细描述
基尔霍夫定律包括两个部分：基尔霍夫电 流定律（KCL）和基尔霍夫电压定律（ KVL）。基尔霍夫电流定律指出，对于电 路中的任何节点，流入节点的电流之和等 于流出节点的电流之和；基尔霍夫电压定 律指出，对于电路中的任何闭合回路，沿 回路绕行一圈，各段电压的代数和等于零 。
电路分析基础PPT 课件
目 录
• 电路分析基础概述 • 电路元件和电路模型 • 电路分析的基本定律和方法 • 交流电路分析 • 动态电路分析 • 电路分析的应用实例
01
电路分析基础概述
电路分析的定义
电路分析
电路分析的方法
通过数学模型和物理定律，研究电路 中电压、电流和功率等参数的分布和 变化规律的科学。
时不变假设
电路中的元件参数不随时间变化， 即电路的工作状态只与输入信号的 幅度和相位有关，而与时间无关。
02
电路元件和电路模型
电阻元件
总结词
表示电路对电流的阻力，是电路中最基本的元件之一。
详细描述
电阻元件是表示电路对电流的阻力的一种元件，其大小与材料的电导率、长度 和截面积等因素有关。在电路分析中，电阻元件主要用于限制电流，产生电压 降落和消耗电能。
二阶动态电路的分析
总结词
二阶RLC电路的分析
详细描述
二阶RLC电路是指由一个电阻R、一个电感L和一个电容C 组成的电路，其动态行为由二阶微分方程描述。通过求解 该微分方程，可以得到电路中电压和电流的变化规律。
总结词
二阶动态电路的响应
电路分析基础ppt课件
强度，简称电流，表示为 i dq dt
习惯上把正电荷运动的方向规定为电流的实际方向 。 但在具体电路中，电流的实际方向常常随时间变化， 即使不随时间变化，对较复杂电路中电流的实际方 向有时也难以预先断定，因此，往往很难在电路中 标明电流的实际方向。
19
电流的参考方向 在分析电路时，先指定某一方向为电 流方向，称为电流的参考方向，用箭头表示，如图中 实线箭头所示。
2
课程的重要性及任务（续）
•该课程的任务，就是使学生掌握电类技 术人员必须具备的电路基础理论、基本分 析方法；掌握各种常用电工仪器、仪表的 使用以及基础的电工测量方法；为信号与 系统、电子技术基础、高频电子线路等后 续课程的学习和今后踏入社会后的工程实 际应用打下坚实的基础。
3
课程特点
• 概念性强； • 内容杂； • 应用数学知识较多； • 分析方法灵活；
7
考核与成绩评定
考核性质：考试课，百分制 考试方法：闭卷、笔试 考核用时：期末120分钟 考核模式：三段制模式 成绩评定： 期末总评成绩=平时成绩×20％＋实验×10％ ＋期末成绩×70％ 补考方法：总评成绩低于60分的学生，须参加学校统一组 织的补考。 补考总成绩＝平时成绩×20％+补考成绩×80％
11
1.1.2 电路模型
1）实际电路与电路模型
图1.1（a）是一个简单的实际照明电路。
实际
电路 组成：
①是提供电能的能源，简称电源。
它的作用是将其他形式的能量转换 为电能。 ②是用电装置，统称其为负载。 它将电源供给的电能转换为其他形 式的能量 。
金③属是导连线接，电简源称与导负线载。传图输中电S能是的为图1.1 （a） 手电筒电路
29
1.3 电阻元件及欧姆定律
习惯上把正电荷运动的方向规定为电流的实际方向 。 但在具体电路中，电流的实际方向常常随时间变化， 即使不随时间变化，对较复杂电路中电流的实际方 向有时也难以预先断定，因此，往往很难在电路中 标明电流的实际方向。
19
电流的参考方向 在分析电路时，先指定某一方向为电 流方向，称为电流的参考方向，用箭头表示，如图中 实线箭头所示。
2
课程的重要性及任务（续）
•该课程的任务，就是使学生掌握电类技 术人员必须具备的电路基础理论、基本分 析方法；掌握各种常用电工仪器、仪表的 使用以及基础的电工测量方法；为信号与 系统、电子技术基础、高频电子线路等后 续课程的学习和今后踏入社会后的工程实 际应用打下坚实的基础。
3
课程特点
• 概念性强； • 内容杂； • 应用数学知识较多； • 分析方法灵活；
7
考核与成绩评定
考核性质：考试课，百分制 考试方法：闭卷、笔试 考核用时：期末120分钟 考核模式：三段制模式 成绩评定： 期末总评成绩=平时成绩×20％＋实验×10％ ＋期末成绩×70％ 补考方法：总评成绩低于60分的学生，须参加学校统一组 织的补考。 补考总成绩＝平时成绩×20％+补考成绩×80％
11
1.1.2 电路模型
1）实际电路与电路模型
图1.1（a）是一个简单的实际照明电路。
实际
电路 组成：
①是提供电能的能源，简称电源。
它的作用是将其他形式的能量转换 为电能。 ②是用电装置，统称其为负载。 它将电源供给的电能转换为其他形 式的能量 。
金③属是导连线接，电简源称与导负线载。传图输中电S能是的为图1.1 （a） 手电筒电路
29
1.3 电阻元件及欧姆定律
6电路原理课件_第六节_非正弦电路
非正弦周期信号 分解
一系列不同频率的正弦分量 计算 每一频率正弦交流电计算 合成
一系列不同频率的响应分量合成
迭加定理
6.1 非正弦周期信号的傅里叶级数分解(信号分解)
(1) 周期信号三角函数形式的傅里叶级数
设周期非正弦信号为：
u1
t
f(t)f(tkT)（k为任意整数）
周期函数可表示成傅里叶三角级数
f(t)anjbnejn1t n 2
Fnejn1t
n
式中
Fnan2jbn
An 2
ejn
F nan 2jbnT 10 Tf(t)ejn1tdt
F n 称为给定信号的复数频谱函数,它是 n 1 的函数，它代
表了信号中各谐波分量的所有信息。
F n 的模为对应谐波分量的幅值的一半，幅角（当n 取正值
1
2 T
f(t) 4 U sin1 t 1 3 sin 31 t 1 5 sin 51 t
取不同项数时波形的逼近情况
f(t)
f(t)
Em
t
t
在实际工程计算中，由于傅里叶级数展开为无穷级数，因 此要根据级数开展后的收敛情况，电路频率特性及精度要求， 来确定所取的项数。
(2) 非正弦周期信号指数形式的傅里叶级数形式
(3)了解电路频率特性分析和模拟滤波器的基本概念。
非正弦周期信号分解和电路分析方法介绍:
u1 t
分解
i1 Z1
u2
u1 Z2 u2
t
直流和正弦交流分析 计算
t
合成
t
问题的提出
讨论: 1）当电路激励源为直流电源或单一频率的正弦交流电源时， 可采用直流电路和正弦交流电路（相量分析）的计算方法。
全国中等职业技术学校电子类专业通用教材电工基础模块六课题一.ppt
1 Um sin5t 称为三次谐波， 5
称为五次谐波等。
提示—方波与多谐振荡器
四、常见非正弦波形
常见的非正弦波形及其表达式
实际当中，我们把除了正弦波和稳恒直流电以外的波形 常称为脉冲波，数字电路主要讨论脉冲波的产生、变形、放 大等。例如数字电路中的方波就能够通过整形电路得到锯齿 波，正弦波也可以通过整流电路变成全波整流波和半波整流 波等。这些都将在以后的专业课程中学习。
非正弦交流电的产生
二、非正弦交流电的合成
用描图法来求得两正弦量的和。
两个不同频率正弦量相加
三个不同频率正弦量相加 正弦交流电的合成
多个不同频率正弦量相加
三、非正弦交流电的分解
任何一个周期性的非正弦交流电都可以分解成许多不同频率 的正弦分量，分解后的不同频率正弦分量可以用数学函数式表达 出来，称为谐波分量表达式。 非正弦波的每一个正弦分量称为它的一个谐波量，简称谐波。
1．试举例说明什么叫谐波、基波、高次谐波？ 2．指出在非正弦电流表达式 i＝5+12sinωt+6sin（3ωt+30°）+12sin（5ωt-60°) A中， 哪个是基波分量？哪个是谐波分量和直流分量？并求非正弦 电流i的基波、三次谐波和五次谐波的最大值和有效值。
电视机电路 处理的信号 多数是非正 弦交流电
DVD 机 理的信 多数也 非正弦 流电 电视机和DVD机
处 号 是 交
课题一
非正弦交流电概述
教学目标
1．掌握非正一、非正弦交流电的产生
产生的原因： 1．几个不同频率的正弦交流电动势共同作用在一个线性电路中。 2．电路中有非线性元件。 3．电源的电动势本身就是非正弦交流电。
非正弦交流电路45页PPT
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚加强。 ——德 谟克利 特 67、今天应做的事没有做，明天再早也 是耽误 了。——裴斯 泰洛齐 68、决定一个人的一生，以及整个命运 的，只 是一瞬 之间。 ——歌 德 69、懒人无法享受休息之乐。——拉布 克 70、浪费时间是一桩大罪过。——卢梭
非正弦交流电路
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
非正弦交流电路
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
非正弦周期交流电路(ppt 53页)
根据数学中傅立叶级数理论，任何满足狄里赫利条 件的周期函数都可以展开成三角级数。如函数 f (t) 可展开分解为
f(t)A 0 [B km s ik n tC km c k o t]s
k 1
式中
A0Akm s ink(tk) k1
BkmAk CkmAk
m mscionskk
310 1.593
式中P是非正弦周期电流电路的平均功率，U和I是非
正弦周期电压和电流的有效值。 32
例题 铁心线圈是一种非线性元件，因此加上正弦电压
u31s1 i3n1tV 4后，其中电流 i0.8s in 31 (t485 )
0.25 s in 94 (t2_105 )A
不是正弦量。试求等效正弦电流。
P1
T pdt 1
T
uidt
T0
T0
设非正弦周期电压和电流如下：
uU0 Ukm s in ktk k1
iI0 Ikm s ikn tkk
k1
28
则可得下列五项：
1T
(1) T 0 U0I0dt
(2)
1T T0U 0k 1Ik
流用等效正弦电压和电流来代替。等效的条件是：等
效正弦量的有效值应等于已知非正弦周期量的有效值，
等效正弦量的频率应等于非正弦周期量的基波的频率，
用等效正弦量代替非正弦周期电压和电流后，其功率
必须等于电路的实际功率。这样等效代替之后，就可
以用相量表示。等效正弦电压与电流之间的相位差应
由下式确定：
cos P UI
24
即：
i I0 i1 i2 I0 I 1 m s it n 1 ( 1 ) I2 m s2 i t n 2 ( 2 )
第4章非正弦周期交流电路PPT精品文档45页
k=1
周期函数 f(wt)=A 0+ A km S(ikn wt+k) k= 1
Akmsink(wt+k) =Akm(sinkwtcosk +cokswtsink) =Akmcosk sinkwt+Akmsink cokswt =Bkmsinkwt+Ckmcokswt
f(wt)=A 0+ B km sikw nt+C km co kwts
0
求出A0、Bkm、Ckm便可得到原函数 f (wt) 的
展开式。
例 周期性方波的分解
直流分量
t
三次谐波
t
五次谐波
t
基波
t
七次谐波
周期性方波的分解
直流分量+基波
直流分量 基波 直流分量+基波+三次谐波
三次谐波
频谱图
4U m
=U0
U0
u
3
U0
Um
5w
T
t
w 3w 5w
U = 4 U m (sw ti+ n 1 3 s3 iw n t+ 1 5 s5 iw n t+ )
第二步 对各种频率的谐波分量单独计算：
1. 直流分量 IS0 作用
IS0 =78 .5A
对直流，电容相当于断路； IS0
电感相当于短路。所以输出的 直流分量为：
20Ω
R
C L u0
U0 = RIS0
= 20 78 .5106
R u0
= 1.57 mV
IS0
2. 基波 作用 is1=10s0i1 n0 6tμ A
w w w i S= I 2 m + 2 I m (sti + 1 3 n s3 it n + 1 5 s5 in t+ )
《非正弦电路》课件
非正弦电路的优点与局限
优点
• 多样的输出波形选择 • 广泛的应用领域 • 灵活性和可调节性
局限
• 电路设计复杂性 • 非线性特性和失真 • 电源和供电要求
1 满足需求
电路设计应根据特定的需求和要求进行，如输出波形形状、频率和幅度。
2 稳定性和可靠性
电路应具有稳定性和可靠性，以确保长期的正常运行。
3 成本效益
设计应尽量减少成本，并提供经济高效的解决方案。
非正弦电路的工作原理
1
输入信号
电路接收输入信号，可能是正弦波或其他波形。
2
处理电路
电路通过不同的组件和技术对输入信号进行处理和变换。
非正弦电路的应用
1 音频处理
用于调整和增强音频信号，如音乐播放器和 音频效果器。
2 电力转换
将交流电转换为直流电或改变电压、频率和 相位。
3 通信系统
用于调制、解调、放大和处理通信信号，如 调制解调器和滤波器。
4 工业控制
用于控制和调节各种工业过程，如电机驱动 器和自动化系统。
非正弦电路的设计原则
《非正弦电路》PPT课件
非正弦电路的概念
非正弦电路的分类
1 波形变换电路
2 调幅电路
用于将输入信号转换为不同形状的输出信号。
改变调制信号的幅度，实现信息的传输和调 制解调。
3 功率电路
用于转换电能的形式、尺寸和频率，以满足 特定应用需求。
4 多谐波发生电路
产生不仅包含基波，还包含多个谐波的输出 信号。
3
输出信号
处理后的信号输出为非正弦波形，如方波、锯齿波或脉冲。
常见的非正弦电路实例
方波发生电路
产生输出为方波的电路，常用于数字逻辑电路和定 时器。
非正弦交流电路介绍课件
电子技术在 非正弦交流电路
1 中的应用广泛， 如变频器、整流 器、逆变器等。
非正弦交流电路 在电力电子技术
3 中的应用可以降 低电力系统的损 耗和噪声。
非正弦交流电路 在电力电子技术
2 中的应用可以提 高电力系统的稳 定性和可靠性。
非正弦交流电路 在电力电子技术
4 中的应用可以实 现电力系统的高 效和节能。
1
平均值：计算非正 弦交流电路的平均 值，用于分析电路
的功率和能量
2
峰值：计算非正弦 交流电路的峰值， 用于分析电路的最 大电压、电流和功
率
3
频率：计算非正弦 交流电路的频率， 用于分析电路的周
期和频率特性
4
相位：计算非正弦 交流电路的相位， 用于分析电路的相
位关系和相位差
非正弦交流电路的仿真
01
弦分量的方法。
03
相量分析法可以应用 于各种非正弦交流电 路，如三相电路、多
相电路等。
02
相量分析法可以简化 非正弦交流电路的分 析过程，使得分析结 果更加直观和易于理
解。
04
相量分析法可以与其 他分析方法相结合， 如复数分析法、网络 分析法等，以提高分 析的准确性和效率。
非正弦交流电路的测 量与计算
通信技术中的应用
调制解调器：将数字信 号转换为模拟信号，实
现数据传输
信号发生器：产生特定 频率和波形的信号，用
于测试和调试
信号放大器：增强信号 强度，提高传输距离
滤波器：消除噪声和干 扰，提高信号质量
信号接收器：接收和处 理信号，实现数据传输
和通信
信号处理技术：对信号进 行放大、滤波、解调等处
理，提高通信质量
信号处理技术中的应用
1 中的应用广泛， 如变频器、整流 器、逆变器等。
非正弦交流电路 在电力电子技术
3 中的应用可以降 低电力系统的损 耗和噪声。
非正弦交流电路 在电力电子技术
2 中的应用可以提 高电力系统的稳 定性和可靠性。
非正弦交流电路 在电力电子技术
4 中的应用可以实 现电力系统的高 效和节能。
1
平均值：计算非正 弦交流电路的平均 值，用于分析电路
的功率和能量
2
峰值：计算非正弦 交流电路的峰值， 用于分析电路的最 大电压、电流和功
率
3
频率：计算非正弦 交流电路的频率， 用于分析电路的周
期和频率特性
4
相位：计算非正弦 交流电路的相位， 用于分析电路的相
位关系和相位差
非正弦交流电路的仿真
01
弦分量的方法。
03
相量分析法可以应用 于各种非正弦交流电 路，如三相电路、多
相电路等。
02
相量分析法可以简化 非正弦交流电路的分 析过程，使得分析结 果更加直观和易于理
解。
04
相量分析法可以与其 他分析方法相结合， 如复数分析法、网络 分析法等，以提高分 析的准确性和效率。
非正弦交流电路的测 量与计算
通信技术中的应用
调制解调器：将数字信 号转换为模拟信号，实
现数据传输
信号发生器：产生特定 频率和波形的信号，用
于测试和调试
信号放大器：增强信号 强度，提高传输距离
滤波器：消除噪声和干 扰，提高信号质量
信号接收器：接收和处 理信号，实现数据传输
和通信
信号处理技术：对信号进 行放大、滤波、解调等处
理，提高通信质量
信号处理技术中的应用
非正弦周期交流电路PPT
非正弦周期交流电路
非正弦周期交流电路
§5-1. 非正弦周期量的分解 §5-2. 非正弦周期量的有效值 §5-3. 非正弦周期电流的线性电路 §5-4. 非正弦周期电流的平均功率
非正弦周期电路
一、概述
非正弦电流的普遍性和特殊性
工程中常有一些非正弦信号。如计算机中的脉冲 信号；测量技术中将非电电量转换成的电信号； 由语言、音乐、图象转换成的电信号；许多电子 仪器在工作时所需的控制信号等等。 既然是非正弦的电学量，就不能用正弦交流电的 相量分析方法进行讨论分析，这里讨论对非正弦 电流量的分析方法。它是非正弦量的一种特例。
在0 区间，sin sin k d
1 [cos( k 1) cos( k 1) ]d 2
积分后为零。故可知
o
2
t
u U m sin t
Bkm 0
U m 2 系数 C km 0 sin t cos kt d(t ) Um 2 [ 0 sin t cos kt d(t ) sin t cos kt d(t )] Um 2 0 sin t cos kt d(t ) 1 0 sin cos k d [sin( k 1) sin( k 1) ]d 20 1 1 2 1 cos( k 1) cos( k 1) 0 2 [ ] k 1 k 1 k 1 2 k 1 k 1 4U m ( k为偶数) 2 即 (k 1) C km 0 ( k为奇数)
电路中的电流是非正弦周期量。
e1
t
例
周期性方波 的分解
直流分量
t
t
三次谐波 五次谐波
基波
非正弦周期交流电路
§5-1. 非正弦周期量的分解 §5-2. 非正弦周期量的有效值 §5-3. 非正弦周期电流的线性电路 §5-4. 非正弦周期电流的平均功率
非正弦周期电路
一、概述
非正弦电流的普遍性和特殊性
工程中常有一些非正弦信号。如计算机中的脉冲 信号；测量技术中将非电电量转换成的电信号； 由语言、音乐、图象转换成的电信号；许多电子 仪器在工作时所需的控制信号等等。 既然是非正弦的电学量，就不能用正弦交流电的 相量分析方法进行讨论分析，这里讨论对非正弦 电流量的分析方法。它是非正弦量的一种特例。
在0 区间，sin sin k d
1 [cos( k 1) cos( k 1) ]d 2
积分后为零。故可知
o
2
t
u U m sin t
Bkm 0
U m 2 系数 C km 0 sin t cos kt d(t ) Um 2 [ 0 sin t cos kt d(t ) sin t cos kt d(t )] Um 2 0 sin t cos kt d(t ) 1 0 sin cos k d [sin( k 1) sin( k 1) ]d 20 1 1 2 1 cos( k 1) cos( k 1) 0 2 [ ] k 1 k 1 k 1 2 k 1 k 1 4U m ( k为偶数) 2 即 (k 1) C km 0 ( k为奇数)
电路中的电流是非正弦周期量。
e1
t
例
周期性方波 的分解
直流分量
t
t
三次谐波 五次谐波
基波
电路分析基础课件第11章非正弦周期电流电路
第11章 非正弦周期电流电路
11-1 非正弦周期信号 11-2 非正弦周期函数分解为傅里叶级数 11-3 有效值、平均值和平均功率 11-4 非正弦周期电流电路的计算
重点
1. 周期函数分解为傅里叶级数 2. 非正弦周期函数的有效值和平均功率 3. 非正弦周期电流电路的计算
11-1 非正弦周期信号
IS0 78.5μA iS1 100sin106t μA
iS3
100 3
sin
3 106
t
μA
iS5
100 5
sin
5 106t
μA
（2） 对各次谐波分量单独计算：
（a) 直流分量 IS0 作用
IS0
+
Ru
IS0 78.5μA
-
电容断路，电感短路
U0 RIS0 20 78.5106 V 1.57mV
R 20、 L 1mH、C 1000pF Im 157μA、 T 6.28μs
iS
+ R
Cu
L
解 (1) 方波信号的展开式为
-
iS
Im 2
2Im π
[sin(t)
1 sin(3t)
3
Im
iS
1 sin(5t) ]
5
t O T/2 T
代入已知数据： Im 157μA, T 6.28μs
bk
1 π
2π
0
f
(t ) sin( k1t )d(1t )
求出A0、ak、bk便可得到原函数 f(t) 的展开式。
注意 利用函数的对称性可使系数的确定简化
f (t) ①偶函数
f (t) f (t) bk 0
②奇函数
－T/2 O
11-1 非正弦周期信号 11-2 非正弦周期函数分解为傅里叶级数 11-3 有效值、平均值和平均功率 11-4 非正弦周期电流电路的计算
重点
1. 周期函数分解为傅里叶级数 2. 非正弦周期函数的有效值和平均功率 3. 非正弦周期电流电路的计算
11-1 非正弦周期信号
IS0 78.5μA iS1 100sin106t μA
iS3
100 3
sin
3 106
t
μA
iS5
100 5
sin
5 106t
μA
（2） 对各次谐波分量单独计算：
（a) 直流分量 IS0 作用
IS0
+
Ru
IS0 78.5μA
-
电容断路，电感短路
U0 RIS0 20 78.5106 V 1.57mV
R 20、 L 1mH、C 1000pF Im 157μA、 T 6.28μs
iS
+ R
Cu
L
解 (1) 方波信号的展开式为
-
iS
Im 2
2Im π
[sin(t)
1 sin(3t)
3
Im
iS
1 sin(5t) ]
5
t O T/2 T
代入已知数据： Im 157μA, T 6.28μs
bk
1 π
2π
0
f
(t ) sin( k1t )d(1t )
求出A0、ak、bk便可得到原函数 f(t) 的展开式。
注意 利用函数的对称性可使系数的确定简化
f (t) ①偶函数
f (t) f (t) bk 0
②奇函数
－T/2 O
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
为了使输出电压有确定的数值并改善大信号时的传输特性，通常 在比较器的输出端接上限幅器，如图6-8(a)所示。图中，R=1 kΩ，DZ1、 DZ2采用IN5229，UZ1=UZ2=4.3 V。
图6-8 限幅电压比较器
实践操作 测量方波信号
1.实践要求
按图6-9所示连接电路，连接好信号发 生器和示波器，调节信号发生器的频率， 观察并记录示波器上的波形。
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-11 三角波发生器电路
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-12 滞回比较器和积分电路输出波形
实践操作 测量三角波信号
1.实践要求
按图6-13连接电路，接入方波信号，并 通过示波器进行观察。
实践操作 测量三角波信号
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实践器材
集成块μA741，电阻（10 kΩ）2个
当uO为正（记作U+）时，有
U RfR2R2U
任务一 认识方波信号发生电路
图6-3 滞回比较器
任务一 认识方波信号发生电路
则当uI＞U∑后，uO即由正变负（记作U-），此时U∑变为－U∑。 故只有当uI下降到－U∑以下，才能使uO再度回升到U+，于是出现图63(b)所示的滞回特性。－U∑与U∑的差别称为回差，改变R2的数值可 以改变回差的大小。当输入的信号为正弦信号时，输出的信号为方波， 如图6-4所示。
图6-4 滞回电路的输入、输出信号
任务一 认识方波信号发生电路
2.零电平比较 器
零电平比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较，以决定 输出电压的极性，电路如图6-5所示。放大器接成开环形式，信号ui 从反向端输入，同相端接地。
图6-5 零电平比较器电路
任务一 认识方波信号发生电路
当输入信号uI<0时，输出电压uO为正极限值UOM。由于理想运放的 电压增益Au→∞，故当输入信号由小到大，达到UI=0时，即U+=U－的时 刻，输出电压uO由正极限值UOM翻转到负极限值－UOM。当uI>0时，输 出电压uO为负极限值－UMO。
任务二 认识三角波信号发生电路
二 三角波信号发生电路
在实用电路中，三角波信号一般是将方波信号通过积分电路 后转换而得到的，如图6-11所示，该三角波发生器是由滞回比较 器和积分电路组成的，虚线左侧为同相输入滞回比较器，右侧为 积分电路。滞回比较器输出方波，经积分电路后变换为三角波。 滞回比较器和积分电路输出波形如图6-12所示。
模块六 非正弦交流电路 的分析
了解方波和三角波发生电路的工作原理；
知 识
掌握非正弦交流信号的分析方法；
目
了解非正弦周期信号的分解和谐波分析方法；
标
了解谐波的危害及防范方法。
任务一 认识方波信号发生电路
图6-1 矩形波信号
任务一 认识方波信号发生电路
图6-2 方波信号
任务一 认识方波信号发生电路
实践操作 测量方波信号
2.实践器材
集成块μA741，5.1 kΩ和10 kΩ 电阻各1个
二极管（IN4470）2个，导线若干
可调直流稳压电源、示波器、 信号发生器各1台
实践操作 测量方波信号
3.实践步骤
（1）按图6-9所示连接好电路，当uI悬空时测得uO。 （2）当uI输入频率为1 kHz、有效值为1 V的正弦波电压时，观察 uO波形。 （3）改变uI幅值，观察uO变化。将以上测量结果记录于表6-1中。
二 方波信号发生电路
1.滞回比较器
在实际工作时，如果uI恰好在过零值附 近，则由于零点漂移的存在，uO将不断由
一个极限值转换到另一个极限值，这在控 制系统中对执行机构是很不利的。因此， 需要输出特性具有滞回现象。
任务一 认识方波信号发生电路
如图6-3(a)所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路 到同相输入端，若uO改变状态，∑点也随着改变电位，使过 零点离开原来位置。
表6-1 测量方波信号记录表
任务二 认识三角波信号发生电路
一 三角波电路的特点
扫描电路分水平扫描和垂直扫描两种，可以一行或一帧地对CRT 进行扫描。扫描时电子束从第一行（帧）的一端开始扫到另一端，马 上返回扫描第二行（帧）。三角波的特点是电压渐渐增大后突然降到 零，因而适用于扫描电路。
图6-10 三角波信号
因此，输出翻转的临界条件是U+=U－=0，即
任务一 认识方波信号发生电路
图6-6 基本过零比较器的传输特性
任务一 认识方波信号发生电路
假设输入信号uI为正弦波，在uI过零时，比较器的输出就跳变一次。 因此，uO为正、负相间的方波电压，如图6-7所示。
图6-7 比较器的输入与输出波形
任务一 认识方波信号发生电路
图6-14 接入信号后的测量电路
实践操作 测量三角波信号
表6-2 三角波信号测试记录表
电容（22 nF）1个，导线若干 可调直流稳压电源、示波器、
信号发生器各1台
实践操作 测量三角波信号
3.实践步骤 （1）在面包板上连接图6-13所示电路。
图6-13 测试电路图
实践操作 测量三角波信号
（2）在输入端接入幅值为1 V，频率分别为200 Hz、1 kHz、 2 kHz的方波信号，在输出端接入示波器，如图6-14所示。观察信 号的变化，并画出其方波和三角波电压波形图（电压值、周期）， 并记录入表6-2中。
图6-8 限幅电压比较器
实践操作 测量方波信号
1.实践要求
按图6-9所示连接电路，连接好信号发 生器和示波器，调节信号发生器的频率， 观察并记录示波器上的波形。
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-11 三角波发生器电路
任务二 认识三角波信号发生电路
图6-12 滞回比较器和积分电路输出波形
实践操作 测量三角波信号
1.实践要求
按图6-13连接电路，接入方波信号，并 通过示波器进行观察。
实践操作 测量三角波信号
2ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ实践器材
集成块μA741，电阻（10 kΩ）2个
当uO为正（记作U+）时，有
U RfR2R2U
任务一 认识方波信号发生电路
图6-3 滞回比较器
任务一 认识方波信号发生电路
则当uI＞U∑后，uO即由正变负（记作U-），此时U∑变为－U∑。 故只有当uI下降到－U∑以下，才能使uO再度回升到U+，于是出现图63(b)所示的滞回特性。－U∑与U∑的差别称为回差，改变R2的数值可 以改变回差的大小。当输入的信号为正弦信号时，输出的信号为方波， 如图6-4所示。
图6-4 滞回电路的输入、输出信号
任务一 认识方波信号发生电路
2.零电平比较 器
零电平比较器主要用来将输入信号与零电位进行比较，以决定 输出电压的极性，电路如图6-5所示。放大器接成开环形式，信号ui 从反向端输入，同相端接地。
图6-5 零电平比较器电路
任务一 认识方波信号发生电路
当输入信号uI<0时，输出电压uO为正极限值UOM。由于理想运放的 电压增益Au→∞，故当输入信号由小到大，达到UI=0时，即U+=U－的时 刻，输出电压uO由正极限值UOM翻转到负极限值－UOM。当uI>0时，输 出电压uO为负极限值－UMO。
任务二 认识三角波信号发生电路
二 三角波信号发生电路
在实用电路中，三角波信号一般是将方波信号通过积分电路 后转换而得到的，如图6-11所示，该三角波发生器是由滞回比较 器和积分电路组成的，虚线左侧为同相输入滞回比较器，右侧为 积分电路。滞回比较器输出方波，经积分电路后变换为三角波。 滞回比较器和积分电路输出波形如图6-12所示。
模块六 非正弦交流电路 的分析
了解方波和三角波发生电路的工作原理；
知 识
掌握非正弦交流信号的分析方法；
目
了解非正弦周期信号的分解和谐波分析方法；
标
了解谐波的危害及防范方法。
任务一 认识方波信号发生电路
图6-1 矩形波信号
任务一 认识方波信号发生电路
图6-2 方波信号
任务一 认识方波信号发生电路
实践操作 测量方波信号
2.实践器材
集成块μA741，5.1 kΩ和10 kΩ 电阻各1个
二极管（IN4470）2个，导线若干
可调直流稳压电源、示波器、 信号发生器各1台
实践操作 测量方波信号
3.实践步骤
（1）按图6-9所示连接好电路，当uI悬空时测得uO。 （2）当uI输入频率为1 kHz、有效值为1 V的正弦波电压时，观察 uO波形。 （3）改变uI幅值，观察uO变化。将以上测量结果记录于表6-1中。
二 方波信号发生电路
1.滞回比较器
在实际工作时，如果uI恰好在过零值附 近，则由于零点漂移的存在，uO将不断由
一个极限值转换到另一个极限值，这在控 制系统中对执行机构是很不利的。因此， 需要输出特性具有滞回现象。
任务一 认识方波信号发生电路
如图6-3(a)所示，从输出端引一个电阻分压正反馈支路 到同相输入端，若uO改变状态，∑点也随着改变电位，使过 零点离开原来位置。
表6-1 测量方波信号记录表
任务二 认识三角波信号发生电路
一 三角波电路的特点
扫描电路分水平扫描和垂直扫描两种，可以一行或一帧地对CRT 进行扫描。扫描时电子束从第一行（帧）的一端开始扫到另一端，马 上返回扫描第二行（帧）。三角波的特点是电压渐渐增大后突然降到 零，因而适用于扫描电路。
图6-10 三角波信号
因此，输出翻转的临界条件是U+=U－=0，即
任务一 认识方波信号发生电路
图6-6 基本过零比较器的传输特性
任务一 认识方波信号发生电路
假设输入信号uI为正弦波，在uI过零时，比较器的输出就跳变一次。 因此，uO为正、负相间的方波电压，如图6-7所示。
图6-7 比较器的输入与输出波形
任务一 认识方波信号发生电路
图6-14 接入信号后的测量电路
实践操作 测量三角波信号
表6-2 三角波信号测试记录表
电容（22 nF）1个，导线若干 可调直流稳压电源、示波器、
信号发生器各1台
实践操作 测量三角波信号
3.实践步骤 （1）在面包板上连接图6-13所示电路。
图6-13 测试电路图
实践操作 测量三角波信号
（2）在输入端接入幅值为1 V，频率分别为200 Hz、1 kHz、 2 kHz的方波信号，在输出端接入示波器，如图6-14所示。观察信 号的变化，并画出其方波和三角波电压波形图（电压值、周期）， 并记录入表6-2中。