频率响应多频正弦稳态电路.ppt

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1、第二十四讲1第十一章频率响应11-1基本概念11-2再论阻抗和导纳11-3正弦稳态网络函数11-4正弦稳态的叠加11-5平均功率的叠加11-6RLC电路的谐振2本章（次课）教学要求1、理解非正弦周期信号的特性；2、进一步理解阻抗与导纳的概念；3、理解正弦稳态网络函数的概念；4、掌握正弦稳态的叠加原理及应用；5、掌握平均功率的叠加。6、掌握电路谐振的概念，谐振电路的特点及分析。重点正弦稳态网络函数；正弦稳态的叠加原理及应用；谐振电路的特点及分析。难点非正弦周期信号，功率叠加3第十一章频率响应§11.1基本概念1、相量法的应用前提2、多个频率正弦信号激励的电路分析

2、方法单一频率正弦信号激励的稳态线性电路。先用相量法求各频率信号单独激励的正弦稳态响应，再用叠加原理求总的稳态响应。4§11.1基本概念（续）3、周期函数分解为傅里叶级数直流分量谐波分量为基波或一次谐波；k为k次谐波。傅里叶级数的系数a0、ak、bk可用积分公式计算。（见《高等数学》）当函数为偶函数（纵轴对称）时，有bk=0当函数为奇函数（原点对称）时，有ak=0当函数为镜对称函数时，有a2k=b2k=0，即只有奇次波。54、典型波形的傅里叶级数P112（1）矩形波的傅立叶级数展开式f(t)A-A0π2πωttT/2T6（2）三角波的傅立叶级数展开式f(t)

3、A-A0tT/2T7（3）锯齿波的傅立叶级数展开式f(t)A02TtT（4）整流全波的傅立叶级数展开式f(t)A0T/2tT8§11.2再论阻抗与导纳1、阻抗与导纳的计算RL串联电路91、阻抗与导纳的计算（续）RL并联电路导纳例10-1P115102、阻抗的频率特性幅频特性：阻抗的模随频率变化的关系。RC并联电路阻抗的频率特性相频特性：阻抗的幅角随频率变化的关系。例10-2P117频率特性：阻抗随频率变化的关系，也称频率响应。RC并联电路阻抗的频率特性曲线P117图10-511§11.3正弦稳态网络函数定义对于如图网络称为幅频特性称为相频特性频率响应12RC低

4、通网络见P119例10-3幅频特性，相频特性截止频率低通网络也称相位滞后网络13RC高通网络见P121练习题10-1幅频特性，相频特性截止频率高通网络也称相位超前网络14其它的低通和高通网络低通高通低通高通低通15§11-4正弦稳态响应的叠加11.4.1正弦稳态叠加原理几个频率相同或不同的正弦激励在线性时不变电路中产生的稳态电压和电流，可以利用叠加定理求解——先用相量法分别计算每个正弦激励单独作用时产生的电压电流相量，然后得到电压uk(t)电流和ik(t)，最后相加求得总的稳态电压u(t)和电流i(t)。注意事项：激励源频率相同时，可以用相量叠加；参见P124

5、例10-4激励源频率不同时，叠加必须在时域进行。16举例解：1.电压源单独作用时,将电流源以开路代替，得图(b)相量模型，则:图(a)中，uS(t)=20cos(100t+10)V,试用叠加定理求稳态电压u(t)。17由相量写出相应的时间表达式2.电流源单独作用时,将电压源用短路代替，得图(c)所示相量模型，则:由相量写出相应的时间表达式183.叠加求稳态电压u(t)将每个正弦电源单独作用时产生的电压在时间域相加，得到非正弦稳态电压:19的波形如图(a)所示。图(b)绘出的波形。可见，两个不同频率正弦波相加得到一个非正弦周期波形。两个不同频率的正弦波形的叠加

6、波形图2011.4.2非正弦周期电流电路的计算方法：正弦稳态叠加将非正弦周期函数分解为傅里叶级数；令各频率分量单独作用，应用叠加定理求解。例11-6激励源为方波时的响应分析PP.126-129解题说明：本例实际上是在电感与电阻的串联电路中，求电感的分压。由于电感对不同频率有着不同的感抗，故有不同的分压和不同的相移。由网络函数可知，这是一个高通电路。对于直流分量，当频率足够高时，21例11-6激励源为方波时的响应分析PP.126-129本例中，由于R的值较小，求电感的分压对频率的变化并不敏感。见P128表10-1频率越高，输出电压衰减越小。本例中当R=500Ω时

7、，网络函数为22§11.5平均功率的叠加11.5.1非正弦周期信号的有效值任一周期信号的有效值I定义为：非正弦周期电流的有效值即直流分量的平方与各次谐波有效值平方之和的平方根。23例若电压u=[30sint+40cos(3t-2/3)+40cos(3t+2/3)]V,其中=1000rad/s,则电压的有效值为_____V。(A)110(B)(C)10(D)70(E)50E2411.5.2平均功率的叠加P131例1如图所示电路，电阻R消耗的平均功率P=______W。(A)0(B)2(C)5(D)4直流电源作用时：P0=4W交流电源作用时：P1=0W

8、所以：P=4WD多个不同频率的独立正弦