第11章-电路5版教案PPT课件
相关主题
- 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)。
重点
1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念；
返回
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，分析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。
U2(j)
激励是电压源
H(j) UI21((jj))
转移 导纳
H(j) UU12((jj))
转移 电压比
激励是电流源
H(j) UI12((jj))
转移 阻抗
H(j)
I2(j) I1(j)
转移 电流比
返回 上页 下页
注意
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。
注意 电 源 不 向 电 路 输 送
LC
无功。电感中的无功与电 +
Q
容中的无功大小相等，互 _ 相补偿，彼此进行能量交
R P
换。
返回 上页 下页
(5) 谐振时的能量关系
设 uUmsi n0t 则 iU R msi n0tImsi n0t
H(j) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分：
幅频特性
模与频率的关系 |H(j)|~
相频特性
幅角与频率的关系 (j)~
网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。
返回 上页 下页
例 求图示电路的网络函数 I 2 / U S 和 U L / U S
jω
jω
+
U 1
I1
_
+
._ UL
2 I2
I 2
0
(1). 谐振U 时 与I同相 .
入端阻抗为纯电阻，即Z=R，阻抗值|Z|最小。
电流I 和电阻电压UR达到最大值 I0=U/R (U一定)。
返回 上页 下页
•
IR
+
•
U
+• UR
_+ • U _L
•+
_
U _C
j L
1 j C
•
•
UL UC 0
X 0
•
UL
•
UR
•
•
I
UC
(2) LC上的电压大小相等，相位相反，串联总电压 为零，也称电压谐振，即
UL= UC =QU >>U
返回 上页 下页
例 某收音机输入回路 L=0.3mH，R=10，为收到
中央电台560kHz信号，求：(1)调谐电容C值； (2) 如输入电压为1.5V,求谐振电流和此时的电 容电压。
解 (1) C(21f)2L26p9F
(2) I0U R1 1.500.1μ 5A
+R
u
H(j)
R(j) E(j)
R (j)H(j)E (j)
返回 上页 下页
11.2 RLC串联电路的谐振
谐振是正弦电路在特定条件下产生的一种特殊物 理现象。谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛 应用，研究电路中的谐振现象有重要实际意义。
1. 谐振的定义
含R、L、C的一端口电路，在特定条件下出现端口
电压、电流同相位的现象时，称电路发生了谐振。
1. 网络函数H（jω）的定义
返回 上页 下页
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。
def
H(j)
R(j) E(j)
2. 网络函数H(jω)的物理意义
驱动点函数
U ( j) I( j )
线性 网络
返回 上页 下页
返回 上页 下页
|Z ( ω ) | R 2 (L 1 C ) 2 R 2 ( X L X C ) 2 R 2 X 2
(ω )t g 1ω R L ω 1 C t g 1X L R X Ct g 1X R
幅频 特性
相频
Z ( ) |Z( )| XL( )
( )
X( ) /2
特性
R
o
0 XC( ) o
0
–/2
Z(jω)频响曲线
返回 上页 下页
Z(jω)频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述：
容性区
ω0
X (j) 0 (jω) 0
RZ(j) limZ(j)
0
电阻性
ω0
X (j) 0 (jω) 0
Z(j0)R
感性区
ω0
X (j) 0 (ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱω) 0
RZ(j)
limZ(j)
I
U
R,L,C 电路
U I
Z R
发生 谐振
返回 上页 下页
•
2.串联谐振的条件
I
+
ZRj(ω Lω 1)CRj(XLXC)
•
U
Rj X
_
R j L
1 j C
当X0 ω0L10C 时，电路发 。生
谐振条件
ω0
1 LC
谐振角频率
仅与电路参数有关
f0
2π
1 LC
谐振频率
返回 上页 下页
串联电路实现谐振的方式：
(1) L C 不变，改变
0由电路参数决定，一个R L C串联电路只有一 个对应的0 , 当外加电源频率等于谐振频率时，电
路发生谐振。
(2)电源频率不变，改变 L 或 C ( 常改变C )。
3. RLC串联电路谐振时的特点
阻抗的频率特性
Z R j( L 1 C ) |Z (ω )| (ω )
•
•
UL UC
0,
LC相当于短路。
电源电压全部加上 在， U电 R 阻 U
返回 上页 下页
U U ••L C j j0L I0C I j j0L 0U R L U R j Q U jQU
UL UC QU
品质因数
Q0L1 L
R RC R
(3) 谐振时出现过电压
特性阻抗
当 ＝0L=1/(0C )>>R 时，Q>>1
激励是电流源，响应是电压 U ( j) I( j )
H(j) UI((jj))
策动点阻抗
线性 网络
激励是电压源，响应是电流
H(j) UI((jj))
策动点导纳
转移函数(传递函数) I1(j)
I2 ( j)
U1(j)
线性 网络
U2(j)
返回 上页 下页
I1( j)
I2 ( j)
U1(j)
线性 网络
2
转移导纳
解 列网孔方程解电流 I2
(2j)I12I2U S
I2/US 422j6
2I1(4j )I20
I2
2US
4(j)2
j6
UL/US
j2 42 j6
转移电压比
返回 上页 下页
注意 ①以网络函数中jω的最高次方的次数定义网络
函数的阶数。 ②由网络函数能求得网络在任意正弦输入时
的端口正弦响应，即有
L
_ C
U C I 0 X C 1.5 μ 5 V 8 1 .5 μ V
or UCQU R 0LU
返回 上页 下页
(4) 谐振时的功率
P=UIcos＝UI＝RI02=U2/R，
电源向电路输送电阻消耗的功率，电阻功率达最大。
Q U si I n Q L Q C 0
Q Lω 0L0 2,IQ Cω 1 0CI0 20L0 2I
1. 网络函数 2. 串、并联谐振的概念；
返回
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，分析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。
U2(j)
激励是电压源
H(j) UI21((jj))
转移 导纳
H(j) UU12((jj))
转移 电压比
激励是电流源
H(j) UI12((jj))
转移 阻抗
H(j)
I2(j) I1(j)
转移 电流比
返回 上页 下页
注意
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。
注意 电 源 不 向 电 路 输 送
LC
无功。电感中的无功与电 +
Q
容中的无功大小相等，互 _ 相补偿，彼此进行能量交
R P
换。
返回 上页 下页
(5) 谐振时的能量关系
设 uUmsi n0t 则 iU R msi n0tImsi n0t
H(j) 是一个复数，它的频率特性分为两个部分：
幅频特性
模与频率的关系 |H(j)|~
相频特性
幅角与频率的关系 (j)~
网络函数可以用相量法中任一分析求解方法获得。
返回 上页 下页
例 求图示电路的网络函数 I 2 / U S 和 U L / U S
jω
jω
+
U 1
I1
_
+
._ UL
2 I2
I 2
0
(1). 谐振U 时 与I同相 .
入端阻抗为纯电阻，即Z=R，阻抗值|Z|最小。
电流I 和电阻电压UR达到最大值 I0=U/R (U一定)。
返回 上页 下页
•
IR
+
•
U
+• UR
_+ • U _L
•+
_
U _C
j L
1 j C
•
•
UL UC 0
X 0
•
UL
•
UR
•
•
I
UC
(2) LC上的电压大小相等，相位相反，串联总电压 为零，也称电压谐振，即
UL= UC =QU >>U
返回 上页 下页
例 某收音机输入回路 L=0.3mH，R=10，为收到
中央电台560kHz信号，求：(1)调谐电容C值； (2) 如输入电压为1.5V,求谐振电流和此时的电 容电压。
解 (1) C(21f)2L26p9F
(2) I0U R1 1.500.1μ 5A
+R
u
H(j)
R(j) E(j)
R (j)H(j)E (j)
返回 上页 下页
11.2 RLC串联电路的谐振
谐振是正弦电路在特定条件下产生的一种特殊物 理现象。谐振现象在无线电和电工技术中得到广泛 应用，研究电路中的谐振现象有重要实际意义。
1. 谐振的定义
含R、L、C的一端口电路，在特定条件下出现端口
电压、电流同相位的现象时，称电路发生了谐振。
1. 网络函数H（jω）的定义
返回 上页 下页
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。
def
H(j)
R(j) E(j)
2. 网络函数H(jω)的物理意义
驱动点函数
U ( j) I( j )
线性 网络
返回 上页 下页
返回 上页 下页
|Z ( ω ) | R 2 (L 1 C ) 2 R 2 ( X L X C ) 2 R 2 X 2
(ω )t g 1ω R L ω 1 C t g 1X L R X Ct g 1X R
幅频 特性
相频
Z ( ) |Z( )| XL( )
( )
X( ) /2
特性
R
o
0 XC( ) o
0
–/2
Z(jω)频响曲线
返回 上页 下页
Z(jω)频响曲线表明阻抗特性可分三个区域描述：
容性区
ω0
X (j) 0 (jω) 0
RZ(j) limZ(j)
0
电阻性
ω0
X (j) 0 (jω) 0
Z(j0)R
感性区
ω0
X (j) 0 (ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱω) 0
RZ(j)
limZ(j)
I
U
R,L,C 电路
U I
Z R
发生 谐振
返回 上页 下页
•
2.串联谐振的条件
I
+
ZRj(ω Lω 1)CRj(XLXC)
•
U
Rj X
_
R j L
1 j C
当X0 ω0L10C 时，电路发 。生
谐振条件
ω0
1 LC
谐振角频率
仅与电路参数有关
f0
2π
1 LC
谐振频率
返回 上页 下页
串联电路实现谐振的方式：
(1) L C 不变，改变
0由电路参数决定，一个R L C串联电路只有一 个对应的0 , 当外加电源频率等于谐振频率时，电
路发生谐振。
(2)电源频率不变，改变 L 或 C ( 常改变C )。
3. RLC串联电路谐振时的特点
阻抗的频率特性
Z R j( L 1 C ) |Z (ω )| (ω )
•
•
UL UC
0,
LC相当于短路。
电源电压全部加上 在， U电 R 阻 U
返回 上页 下页
U U ••L C j j0L I0C I j j0L 0U R L U R j Q U jQU
UL UC QU
品质因数
Q0L1 L
R RC R
(3) 谐振时出现过电压
特性阻抗
当 ＝0L=1/(0C )>>R 时，Q>>1
激励是电流源，响应是电压 U ( j) I( j )
H(j) UI((jj))
策动点阻抗
线性 网络
激励是电压源，响应是电流
H(j) UI((jj))
策动点导纳
转移函数(传递函数) I1(j)
I2 ( j)
U1(j)
线性 网络
U2(j)
返回 上页 下页
I1( j)
I2 ( j)
U1(j)
线性 网络
2
转移导纳
解 列网孔方程解电流 I2
(2j)I12I2U S
I2/US 422j6
2I1(4j )I20
I2
2US
4(j)2
j6
UL/US
j2 42 j6
转移电压比
返回 上页 下页
注意 ①以网络函数中jω的最高次方的次数定义网络
函数的阶数。 ②由网络函数能求得网络在任意正弦输入时
的端口正弦响应，即有
L
_ C
U C I 0 X C 1.5 μ 5 V 8 1 .5 μ V
or UCQU R 0LU
返回 上页 下页
(4) 谐振时的功率
P=UIcos＝UI＝RI02=U2/R，
电源向电路输送电阻消耗的功率，电阻功率达最大。
Q U si I n Q L Q C 0
Q Lω 0L0 2,IQ Cω 1 0CI0 20L0 2I