交流電串并聯(lián)諧振

1、關于交流電串并聯(lián)諧振第1頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 2.4正弦交流電路的頻率特性2.4.1 諧振現(xiàn)象2.4.2 網(wǎng)絡的頻率特性 第2頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 含有電感和電容的電路，如果無功功率得到完全補償，使電路的功率因數(shù)等于1，即：u、 i 同相，便稱此電路處于諧振狀態(tài)。諧振串聯(lián)諧振：L 與 C 串聯(lián)時 u、i 同相并聯(lián)諧振：L 與 C 并聯(lián)時 u、i 同相 諧振電路在無線電工程、電子測量技術等許多電路中應用非常廣泛。諧振概念：2.4.1 諧振現(xiàn)象第3頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四（一）串聯(lián)諧振串聯(lián)

2、諧振的條件RLC串聯(lián)諧振電路、 同相若令：則：諧振串聯(lián)諧振的條件是：第4頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四諧振頻率： 第5頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四串聯(lián)諧振的特點U、I 同相當時當電源電壓一定時：UC 、UL將大于電源電壓U第6頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四注：串聯(lián)諧振也被稱為電壓諧振當 時，諧振時：、第7頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四品質因數(shù) - Q 值 定義：電路處于串聯(lián)諧振時，電感或電容上的電壓和總電壓之比。諧振時:在諧振狀態(tài)下,若 RXL、RXC ，Q 則體現(xiàn)了電容或電感上電

3、壓比電源電壓高出的倍數(shù)。第8頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四串聯(lián)諧振特性曲線I諧振電流諧振頻率下限截止頻率上限截止頻率通頻帶第9頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四關于諧振曲線的討論(a) 不變，變化。(b) 不變， 變化。(c) 不變， 變化。不變，第10頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 諧振曲線討論（之一）結論：R的變化引起 變化 R愈大 愈小（選擇性差） R愈小 愈大（選擇性好）R小R大不變，變化。（1） 不變 即LC不變R改變改變（2）第11頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四分析：（1）

4、不變 即U、R不變（2） 改變結論：LC 的變化引起 變化 L 變小或 C 變小 變大 L 變大或 C 變大 變小 諧振曲線分析（之二）不變， 變化。第12頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 諧振曲線分析（之三）結論：Q愈大，帶寬愈小，曲線愈尖銳。 Q愈小，帶寬愈大，曲線愈平坦。分析：不變， 不變（LC）、R 不變，如何改變或？可以證明：可見 與 Q 相關。不變， 變化。不變，第13頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四串聯(lián)諧振時的阻抗特性容性感性第14頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四串聯(lián)諧振應用舉例收音機接收電路接收天線與

5、 C ：組成諧振電路將選擇的信號送 接收電路第15頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 組成諧振電路 ，選出所需的電臺。 為來自3個不同電臺（不同頻率）的電動勢信號；第16頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四已知：解：如果要收聽 節(jié)目，C 應配多大？問題（一）：結論：當 C 調到 150 pF 時，可收聽到 的節(jié)目。第17頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 問題（二）：信號在電路中產(chǎn)生的電流 有多大？在 C 上 產(chǎn)生的電壓是多少？已知：解答：所希望的信號被放大了64倍。第18頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，

6、星期四（二） 并聯(lián)諧振當 時 領先于 (容性)諧振當 時 理想情況：純電感和純電容 并聯(lián)。 當 時 落后于 (感性)第19頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四或理想情況下并聯(lián)諧振條件第20頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四非理想情況下的并聯(lián)諧振同相時則諧振第21頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四虛部實部則 、 同相 虛部=0。諧振條件：非理想情況下并聯(lián)諧振條件第22頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四由上式虛部并聯(lián)諧振頻率得：或當 時 第23頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四并聯(lián)

7、諧振的特點同相。、 電路的總阻抗最大。定性分析:Z理想情況下諧振時：第24頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四總阻抗：得：代入并聯(lián)諧振電路總阻抗的大小諧振時虛部為零,即:什么性質?第25頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四并聯(lián)諧振電路總阻抗：當時所以，純電感和純電容并聯(lián)諧振時，相當于斷路。第26頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四外加電壓一定時，總電流最小。Z外加恒流源 時，輸出電壓最大。第27頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四并聯(lián)支路中的電流可能比總電流大。支路電流可能大于總電流電流諧振第28頁，共66

8、頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四則若品質因素-Q :Q為支路電流和總電流之比。當 時, 第29頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四并聯(lián)諧振特性曲線容性感性思考為什么？第30頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四并聯(lián)諧振應用舉例替代后，在諧振頻率下放大倍數(shù)將提高。該種頻率的信號得到較好的放大，起到選頻作用。第31頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四消除噪聲 （三）諧振濾波器：利用諧振進行選頻、濾波令濾波器工作在噪聲頻率下，即可消除噪聲。-信號源-噪聲源已知：接收網(wǎng)絡諧振濾波器第32頁，共66頁，2022年，5月20日

9、，18點13分，星期四提取信號接收網(wǎng)絡諧振濾波器令濾波器工作在 頻率下，信號即可順利地到達接收網(wǎng)絡。-信號源-噪聲源已知：第33頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四分析（一）：抑制噪聲信號被濾掉了令：消除噪聲提取信號接收網(wǎng)絡諧振濾波器第34頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四分析（二）： 提取信號接收網(wǎng)絡諧振濾波器則信號全部降落在接收網(wǎng)絡上。若在下第35頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四諧振濾波器接收網(wǎng)絡如果 ，網(wǎng)絡應如何設計？?思考題：用上頁類似的形式，設計消除噪聲、提取信號的電路。第36頁，共66頁，2022年，5月20日

10、，18點13分，星期四網(wǎng)絡的頻率特性教學目的：讓學生掌握網(wǎng)絡的頻率特性，使學生對各種形式的濾波器的構成，功能能夠理解，并會進行相關計算教學安排：(1)舊課復習（5分鐘）(2)新課講解（80分鐘）(3)新課小結（5分鐘）作業(yè)：課本習題第37頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四3.4.2 網(wǎng)絡的頻率特性概念：網(wǎng)絡的頻率特性是研究正弦交流電路中電壓、 電流隨頻率變化的關系（即頻域分析）。 網(wǎng) 絡傳遞函數(shù)：第38頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四（一）低通濾波器網(wǎng)絡的傳遞函數(shù)：濾掉輸入信號的高頻成分，通過低頻成分。第39頁，共66頁，2022年，5月20日

11、，18點13分，星期四低通濾波器的傳遞函數(shù)第40頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四 - 幅頻特性：輸出與輸入有效值 之比與頻率的關系。 其中：相頻特性：輸出與輸入相位差與頻率的關系。-第41頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四相頻特性幅頻特性低通濾波器的頻率特性1 00 ：帶寬：截止頻率第42頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四分貝數(shù)定義：半功率點：當 時，幅頻特性上時，叫 3 分貝點或半功率點。1三分貝點第43頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四（二）高通濾波器濾掉輸入信號的低頻成分，通過高頻成分。高通

12、濾波器的傳遞函數(shù)第44頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四高通濾波器的頻率特性幅頻特性相頻特性1第45頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四（三）帶通濾波器RC 串并聯(lián)網(wǎng)絡RRRCRC令：則：第46頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四第47頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四幅頻特性第48頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四（四）帶阻濾波器雙T網(wǎng)絡RRR2CC2C1第49頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四1/10 1 10 100 .-1 0 1 2 .0.001

13、 0.01 0.1 0.707 1 10 100 -60 -40 -20 -3 0 20 40 對于變化范圍較寬的頻率特性，為展 寬視野，其特性橫坐標改用對數(shù)坐標，表示歸一 化頻率；縱坐標用（分貝）表示，便構成波特圖。波特圖第50頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四用歸一化頻率表示的低通濾波器傳遞函數(shù)令：則：知：第51頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四低通波特圖-20dB/十倍頻幅頻特性（分貝）第52頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四相頻特性第53頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四傳遞函數(shù)典型的網(wǎng)絡函

14、數(shù)低通高通帶通帶阻電路舉例第54頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四濾波器應用舉例（之一）整流濾波低通+DCR_第55頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四濾波器應用舉例（之二）高通uAuBABABRL第56頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四關于濾波器質量的評價以低通濾波器為例:希望：通帶內盡可能平坦， 過渡帶盡可能窄。通帶阻帶過渡帶3分貝點第57頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四改進方法舉例（二階電路）（一階電路）（有源濾波器）-+第58頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四正弦交流電路綜合舉例例1、 移相電路RR1RC已知：當 R1由 0 變化時，的有效值不變，和 之間的相位差由 變化 180 o 0 o證明：第59頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四解法1已知：復數(shù)運算RR1RC解：第60頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四當：R1=0 時 =180R1= 時 =0第61頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四解法2畫相量圖已知：當：R1=0 時 =180R1= 時 =0（2）的幅度為圓的半徑，其值為（1）RR1RC第62頁，共66頁，2022年，5月20日，18點13分，星期四例2、 選頻電路LC1