电路分析基础第7章 电路的频率特性ppt课件.ppt

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1、第7章　电路的频率特性7.1　网络函数与频率特性7.2RC电路的频率特性7.3RLC串联谐振电路7.4RLC并联谐振电路7.5　非正弦周期信号激励下电路的稳态响应习题77.1　网络函数与频率特性1.网络函数在前面正弦稳态电路分析中曾讲过，对于线性电路，若激励f(t)是频率为ω的正弦信号，则响应y(t)亦为同频率的正弦信号。根据线性电路的齐次性，响应相量与激励相量成正比。在只有一个激励的正弦电路中(7.1-1)根据响应相量和激励相量是电压还是电流，策动点函数又分为策动点阻抗和策动点导纳，其定义分别为式(7.1-2)和式(7

2、.1-3)，对应电路如图7.1-1(a)、(b)所示。其中，N0为无独立源电路。图7.1-1　策动点函数说明用图策动点阻抗　　策动点导纳　　同样，转移函数也可分为四种：转移电压比、转移电流比、转移阻抗和转移导纳。其定义分别为式(7.1-4)～式(7.1-7)，对应电路如图7.1-2(a)～(d)所示。　　转移电压比(7.1-2)(7.1-3)(7.1-4)转移电流比转移阻抗转移导纳(7.1-5)(7.1-6)(7.1-7)图7.1-2　转移函数说明用图2.频率特性由网络函数的定义式(7.1-1)

3、可知，H(jω)是频率ω的函数，它反映了响应随频率变化的规律，故网络函数又称为电路的频率响应函数或频率特性。一般情况下，H(jω)是一个复数，故可将它写为复数的指数表示形式：(7.1-8)根据电路的幅频特性，可将电路分为低通、高通、带通和带阻滤波电路。各种理想滤波器的幅频特性如图7.1-3(a)～(d)所示。图7.1-3　理想滤波器的幅频特性7.2RC电路的频率特性1.RC低通电路图7.2-1所示为一阶RC低通滤波电路的相量模型。图中，为激励相量，为响应相量。由网络函数的定义式(7.1-1)，得(7.2-1)图7.2-

4、1一阶RC低通电路幅频特性表示输出电压与输入电压的比值随频率ω变化的规律。相频特性φ(ω)=－arctan(ωRC)(7.2-3)表示输出电压和输入电压的相位差随频率ω变化的规律。据此可作出电路的幅频特性曲线和相频特性曲线分别如图7.2-2(a)、(b)所示。(7.2-2)图7.2-2RC低通电路的频率特性由式(7.2-2)得所以，有ωRC=1则截止频率(7.2-4)以上讨论的是RC低通电路输出端开路(无负载)的情况。下面分析输出端接上负载电阻后对电路的频率特性的影响。电路如图7.2-3所示。图7

5、.2-3　输出端接负载电阻的RC低通电路2.RC高通电路图7.2-4所示为一阶RC高通滤波电路的相量模型，它与RC低通电路的不同之处是输出电压　取自电阻R两端。由网络函数的定义式(7.1-1)，得幅频特性(7.2-5)(7.2-6)图7.2-4　一阶RC高通滤波电路相频特性由式(7.2-6)和式(7.2-7)可作出幅频特性曲线和相频特性曲线如图7.2-5(a)、(b)所示。(7.2-7)图7.2-5RC高通电路的频率特性按截止频率的定义，由式(7.2-6)得解得截止频率(7.2-8)3.RC选频电

6、路图7.2-6所示为RC振荡器中选频电路的相量模型。图7.2-6RC串并联选频电路图中，　为输入相量，　为输出相量，设串联部分的阻抗为Z1，并联部分的阻抗为Z2，则网络函数为其中将Z1、Z2代入H(jω)中，得幅频特性(7.2-9)(7.2-10)相频特性由式(7.2-10)和式(7.2-11)可画出幅频特性曲线和相频特性曲线如图7.2-7所示。(7.2-11)图7.2-7RC串并联选频电路的频率特性7.3RLC串联谐振电路含有电感和电容的无源二端电路可能呈感性，也可能呈容性。在一定条件下，它们可

7、能呈现电阻性，即端口电压与端口电流同相，这种现象叫做谐振。　常见的结构简单的谐振电路有串联谐振电路和并联谐振电路。本节介绍串联谐振电路。1.RLC串联电路的谐振条件由实际电感线圈和电容器串联组成的电路，叫做串联谐振电路，如图7.3-1(a)所示。图7.3-1RLC串联谐振电路由图7.3-1(b)可知，串联电路的总阻抗回路电流式(7.3-1)中，感抗、容抗以及电路的总电抗是频率ω的函数，它们随ω变化的规律(即电抗频率特性)如图7.3-2所示。(7.3-1)(7.3-2)图7.3-2RLC串联电路的电抗频率

8、特性由式(7.3-1)可知，串联电路发生谐振时，有即(7.3-3)由此求得(7.3-4)2.RLC串联电路的谐振特点(1)由式(7.3-1)可得谐振时电路阻抗为　　(2)由式(7.3-2)可得谐振时的回路电流为(7.3-5)(7.3-6)(3)由式(7.3-3)可知，谐振时感抗与容抗的数值相等，其值称为谐