第十二章 电路频率特性.ppt

* 第十二章 电路的频率特性 本章重点： 1、掌握网络函数的概念和求法。 2、掌握串、并联谐振电路的特性及品质因数的概念。 3、复杂并联谐振电路的分析。 §12－1 网络函数 一、网络函数 定义：响应（输出）相量对激励（输入）相量的比值称为网络函数，用H（j?）表示。 H(j?)一般情况下是复函数。|H(j ? )|：模(幅度)； ?(?)：幅角。 ＋ － R C ＋ － 例：电路如图，输出为电容电压，求H（j?） |H(j ? )|随?变化的曲线称为幅频特性曲线，简称为幅频特性； ?(?)随?变化的曲线称为相频特性曲线。 §12－1 网络函数 二、网络函数的分类： 按响应和激励是否在同一端口，分为两大类。 1、在同一端口： 策动点函数（阻抗、导纳） 如：输入端策动点阻抗为： N + － + － 2、不在同一端：转移函数 （1）、电压传输函数Kv （2）、电流传输函数KI （3）、转移阻抗ZT （4）、转移导纳YT 输入端策动点导纳为： §12－1 网络函数 三、H（jω）的求法： 用网络分析的任一种方法，求响应相量与激励相量的比即可。 1、求 2、求入端策动点阻抗 R R C C + － + － ? ? ? 1/3 H 1/3 F 2? L1 L2 C R i(t) + － u(t) §12－2 简单RC电路的频率特性 纯电阻网络不存在频率特性问题，动态电路则有频率响应问题。 一、RC串联电路 1、RC低通滤波器 R C + － + － |H(j ? )| ? 0 1 ?0 ?0＝1/ RC，称为半功率频率点，也称为截止频率。 工程上，将0 ?? ??0的频率范围称为通频带。 ?(?)0，u2滞后u1，所以称为滞后网络。 ?(?) ? 0 ?0 －45o －90o §12－2 简单RC电路的频率特性 2、RC高通滤波器 R C + － + － |H(j ? )| ? 1 ?0 ? ?(?) ?0 90o 45o 二、RC并联电路 R C ＋ － ＋ － |H(j ? )| ? 0 R ?0 ?(?) ? 0 ?0 －45o －90o §12－3 实际LC元件及回路 一、实际LC元件（电感线圈及电容器） 实际电感线圈及电容器是有损耗的，可用R来表示损耗，也可用品质因数表示损耗。 L、C元件损耗的大小与频率密切相关，因此它们的损耗常用元件的品质因数Q来表示（Q与频率有关）。 电容器容易做的很精确，损耗很小，因此Q值很大，在电容损耗可以忽略的情况下，Q＝∞。而电感线圈的损耗却较大，因此Q值相对来说较小。 §12－3 实际LC元件及回路 1、电容器: R C C r 理想电容：Qc＝∞ 实际电容： 用并联模型： 用串联模型： ? 称为电容的特性阻抗， ? =Xc 。Qc反映了电容损耗的大小， Qc越大损耗越小，Qc越小，损耗越大。电容的损耗可达103以上，精度要求不高时，可忽略损耗。 品质因数为: 有串联模型和并联模型，常用并联模型。 §12－3 实际LC元件及回路 2、电感线圈 L R r L 有串联模型和并联模型，常用串联模型。 品质因数为: 用串联模型： 用并联模型： ? 称为电感的特性阻抗， ? =XL 。QL反映了电感损耗的大小， QL越大损耗越小，QL越小，损耗越大。通常，电感的损耗比电容的损耗大得多，QL一般在几十到二百之间。 §12－3 实际LC元件及回路 二、实际LC回路的品质因数(一般指谐振时的品质因数) 1、回路的品质因数为： C L RL RC C R L L rL C rC C L r 回路总贮能指回路振荡时的储能，可证明是一个常数. §12－3 实际LC元件及回路 2、LC串联时的品质因数为： LC并联时的品质因数为： 3、由同一线圈和同一电容器构成的LC回路，它们的损耗并不因连接方式不同而有所不同，所以有： Q（串）＝Q（并）＝Q 所以，在电路模型中，等效电阻R或r是由回路Q决定的，而不是R或r决定回路Q。 ?为特性阻抗， ?＝X＝?0L＝ 1??0C §12－3 实际LC元件及回路 4、回路Q的大小取决于电感的Q和电容的Q的大小，而电容和电感的品质因数可以很方便地用Q表测出，其关系式为： 当电容的损耗很小时（即品质因数很大），回路的品质因数主要取决于电感的品质因数，即：Q? QL。因此，在工程设计中，一般都直接用线圈Q值作为振荡回路的Q值