网络函数和频率特性ppt课件.ppt

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1、第九章网络函数和频率特性9.1网络函数9.2RC电路的频率特性9.3谐振电路9.4谐振电路的频率特性本章要求:1.理解电压与电流参考方向的意义；2.理解电路的基本定律并能正确应用；3.了解电路的有载工作、开路与短路状态，理解电功率和额定值的意义；4.会计算电路中各点的电位。第九章网络函数和频率特性前两章讨论了正弦激励频率为给定值时，动态电路的正弦稳态响应。本章讨论正弦激励频率变化时，动态电路的特性——频率特性。为此，先介绍在正弦稳态条件下的网络函数，然后利用网络函数研究几种典型RC电路的频率特性，最后介绍谐振电路及其频率特性。动态电路的频率特性在电子和通

2、信工程中得到了广泛应用，常用来实现滤波、选频、移相等功能。9.1网络函数1.网络函数的定义和分类输入(激励)是独立电压源或独立电流源，输出(响应)是感兴趣的某个电压或电流。动态电路在频率为ω的单一正弦激励下，正弦稳态响应(输出)相量与激励(输入)相量之比，称为正弦稳态的网络函数，记为H(jω)，即若输入和输出属于同一端口，称为驱动点函数，或策动点函数。以图示双口网络为例和称为驱动点阻抗。和称为驱动点导纳。若输入和输出属于不同端口时，称为转移函数。和称为转移阻抗。和称为转移导纳。和称为转移电压比。和称为转移电流比。图9－12.网络函数的计算方法正弦稳态电路

3、的网络函数是以ω为变量的两个多项式之比，它取决于网络的结构和参数，与输入的量值无关。在已知网络相量模型的条件下，计算网络函数的基本方法是外加电源法：在输入端外加一个电压源或电流源，用正弦稳态分析的任一种方法求输出相量的表达式，然后将输出相量与输入相量相比，求得相应的网络函数。对于二端元件组成的阻抗串并联网络，也可用阻抗串并联公式计算驱动点阻抗和导纳，用分压、分流公式计算转移函数。例l、试求图(a)所示网络负载端开路时的驱动点阻抗和转移阻抗。解：首先画出网络的相量模型，如图(b)所示。用阻抗串并联公式求得驱动点阻抗然后求得注意到网络函数式中，频率ω是作为一

4、个变量出现在函数式中的。为求转移阻抗，可外加电流源，用分流公式先求出的表达式例2、试求图(a)示网络的转移电压比解：先画出相量模型，如图(b)所示。外加电压源，列出结点方程：解得。其中网络函数H(j)是输出相量与输入相量之比，H(j)反映输出正弦波振幅及相位与输入正弦波振幅及相位间的关系。在已知网络函数的条件下，给定任一频率的输入正弦波，即可直接求得输出正弦波。例如已知某电路的转移电压比3.网络函数与正弦波式(9－4)表明输出电压u2(t)的幅度为输入电压u1(t)幅度的

5、H(j)

6、倍，即式(9－5)表明输出电压u2(t)的相位比输入电压u1(t)

7、的相位超前()，即若u1(t)=U1mcos(t+1)，由u1(t)引起的响应为对于其它网络函数，也可得到类似的结果。例3、电路如图所示。已知,若：1)=103rad/s2)=104rad/s，求输出电压u2(t)。解：该电路的转移电压比如式(9－2)所示。代入R、C、gm的值得到(1)=103rad/s时由式(9－6)求得(2)=104rad/s时由式(9－6)求得实际电路的网络函数，可以用实验方法求得。将正弦信号发生器接到被测网络的输入端，用一台双踪示波器同时观测输出和输入正弦波。从输出和输入波形幅度之比可求得

8、H(j)

9、。从输出和

10、输入波形的相位差可求得()。改变信号发生器的频率，求得各种频率下的网络函数H(j)，就知道该网络的频率特性。4.网络函数的频率特性动态网络的网络函数是一个复数，用极坐标形式表为网络函数的振幅

11、H(j)

12、和相位()是频率的函数。可以用振幅或相位作纵坐标，画出以频率为横坐标的幅频特性曲线和相频特性曲线。由幅频和相频特性曲线，可直观地看出网络对不同频率正弦波呈现出的不同特性，在电子和通信工程中被广泛采用。例3、电路的幅频和相频特性曲线如图(a)和(b)所示。横坐标是用对数尺度绘制的。由幅频特性曲线知该网络对频率较高的正弦信号有较大的衰减，而频率较低

13、的正弦信号却能顺利通过，这种特性称为低通滤波特性。由相频特性可知该网络对输入正弦信号有移相作用，移相范围为0°～-90°。图9－3利用不同网络的幅频特性曲线，可以设计出各种频率滤波器。下图分别表示常用的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器的理想幅频特性曲线。几种理想频率滤波器的特性9.2RC电路的频率特性1、一阶RC低通滤波电路令图示RC串联电路，其负载端开路时电容电压对输入电压的转移电压比为将上式改写为其中根据式(9－9)和(9－10)画出的幅频和相频特性曲线如图(b)和(c)所示。曲线表明图9－6(a)电路具有低通滤波特性和移相特性，相移范

14、围为0°～-90°。电子和通信工程中所使用信号的频率动态范围很大，例如从102