《(頻率響應多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路).ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《(頻率響應多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路).ppt（35頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

10-1,第十章頻率響應多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路,1基本概念,2正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡函數(shù)頻率響應,3多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路的計算,4諧振(resonance),,多個不同頻率正弦激勵下的穩(wěn)態(tài)電路還能使用相量法么？平均功率又該如何計算?為此，需先說明頻率響應(frequencyresponse)這一概念。本章包含：,(1),10-2,1基本概念,N—線性時不變網(wǎng)絡,(2),電路N的描述方式：,(3)出現(xiàn)激勵(b)的情況：,①激勵為非正弦周期波，例如方波，傅里葉級數(shù)表為,10-3,情況(a)：復數(shù)Z、Y，相量模型(第八章),,,情況(b)：網(wǎng)絡函數(shù)，相量模型中動態(tài)元件用、表示(本章)。,,,其中基波、三次諧波、五次諧波…即為不同頻率正弦。,②不同頻率的無線電信號、雙音頻撥號電話的音頻信號等等。,10-4,2正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡函數(shù)頻率響應,（1）第三章已對網(wǎng)絡函數(shù)H定義為,,(3-3),對電阻電路H為實數(shù)。對多頻sss電路：,(10-14),10-5,（2）策動點函數(shù)—響應、激勵在同一端口,輸入阻抗、導納，即策動點函數(shù)—響應、激勵在同一端口。,,求圖所示RC并聯(lián)電路的輸入阻抗函數(shù)。,,解,表明阻抗角(即u與i的相位差)與頻率的關系,10-6,幅頻特性與相頻特性,與ω的關系,相頻特性,幅頻特性,,表明阻抗模(即)與頻率的關系,,與ω的關系,提問：從物理概念上理解該電路的LP性質(zhì)。,10-7,幅頻特性與相頻特性,,,,,,,,,,,,,,,,,,特性曲線呈低通(LowPass)性質(zhì)和滯后性質(zhì),稱為截止(cutoff)頻率,為通頻帶。,10-8,（3）轉(zhuǎn)移函數(shù)—響應、激勵不在同一端口,求圖所示電路的轉(zhuǎn)移函數(shù),利用分壓關系，由相量模型可得,與上節(jié)例題所得Z僅有常數(shù)R的差別。故幅頻特性、相頻特性在數(shù)學、圖形表示上是類似的，同樣具有低通和滯后性質(zhì)。,解,（4）以上所述電路的LP濾波特性與理想情況相差較大，只是最簡單的LP濾波電路。,10-9,（5）頻率響應反映了電路本身的特性。,頻率響應反映了電路本身的特性。由于C、L的存在（內(nèi)因），電路呈現(xiàn)出響應隨f變化的特點。,H(jω)反映這特點；其幅頻、相頻特性曲線直觀地反映了這一特點。在某一ω時算得的H(jω)，表明對應于該ω的響應、激勵相量的比值。外因通過內(nèi)因起作用，研究多頻正弦波作用于動態(tài)電路的穩(wěn)態(tài)響應時，應先求得電路的H(jω)。,10-10,3多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路的計算,包含響應、功率、有效值的計算,圖所示方波，幅度為200V，周期為1ms，作用于RL電路。已知：R=50Ω、L=25mH，試求穩(wěn)態(tài)時電感電壓u(t)；方波的傅里葉級數(shù)為,,式中,3-1正弦穩(wěn)態(tài)響應的疊加,10-11,10-12,解,運用疊加原理。,基波單獨作用：,,類似的可求出其它各次諧波，最后可得,直流100V單獨作用：,10-13,特別注意：,運用疊加原理的結(jié)果只能把各諧波的瞬時值羅列在一起，絕不可把各諧波的振幅相量或有效值相量進行復數(shù)相加。,由于不是常數(shù)，輸出u的波形肯定與輸入方波不同，但仍為周期波，其周期仍為1ms。,,10-14,3-2功率,(1)功率與疊加,(a),,∴瞬時功率,如果p為周期函數(shù)，周期為T，則一周期平均功率,,10-15,(b)什么情況下，成立？,∴多個同頻率正弦激勵下的穩(wěn)態(tài)電路不能用疊加原理求P。,∴多個不同頻率正弦激勵下的穩(wěn)態(tài)電路，可用疊加原理求P。,,則,,,,10-16,(2)若流過R的電流可表為傅里葉級數(shù)，即,,則,,(10-28),P為對周期T1的平均值，。,10-17,(3)頻率不成整數(shù)倍的平均值P,頻率不成整數(shù)倍時，(10-24)所示積分式仍能滿足，所得P是指一個公周期Tc的平均值。,例如,,10-18,3-3有效值,根據(jù)有效值的定義，周期性電流的有效值是一與直流電流數(shù)值相等的常數(shù)，它與周期性電流在R上的平均功率相等，以I表示該電流，則,,解,10-19,求有效值：,(1),,易犯錯誤：套用(10-29)式！,提問：sin需要化為cos嗎？初相角對有效值有影響嗎？,(2),10-20,4諧振,本節(jié)討論C和L均存在時電路的頻率響應。,(1)RLC串聯(lián)電路的頻率響應,10-21,其對應的頻率稱為諧振頻率，由參數(shù)L、C確定，屬電路本身的固有性質(zhì)，與外電路無關(內(nèi)因)。,由于電路含有L、C，其幅頻特性將出現(xiàn)一個最低點：,即在時，此時電路呈電阻性。,10-22,(2)諧振現(xiàn)象,內(nèi)因與外因的碰撞！若外施正弦激勵的頻率與電路的諧振頻率一致，電路將做出強烈反應——諧振現(xiàn)象。,,，求,,10-23,作出的相量模型,解,,與同相,,特點：(a)電路雖有L、C，表現(xiàn)如同純R(諧振定義)；(b)電流最大；(c)局部電壓UL、UC可大于外施電壓US。,提問：上述電路，當外施電源的頻率低于ω0時電路表現(xiàn)出電容性還是電感性？高于ω0時呢？,原因：電路的諧振頻率外施激勵的頻率與ω0一致。,10-24,(3)諧振曲線——諧振電路響應~ω的曲線,諧振電路的兩個技術(shù)指標：品質(zhì)因數(shù)Q，通頻帶BW。均與諧振曲線有關。,如圖所示兩條I~ω曲線：,,(a)Q(qualityfactor)衡量電路對頻率的選擇性(selectivity)。電阻電路對f不敏感；動態(tài)電路對f敏感。在RLC串聯(lián)電路中，R所占的份額越小，電路對f的選擇性能越強。Q定義為諧振時與R的比值。,①,②,0,10-25,(b)通頻帶BW(bandwidth)—傳遞信息必須要有一定的BW。,,分別為I下降至諧振電流I0的0.707時的頻率，即半功率點頻率。,,可以證明,(c)Q與BW的關系,Q越高，選擇性越強但BW越窄。,10-26,,(4)利用對偶關系可得GCL并聯(lián)諧振電路的,,,,,,諧振頻率,習題課,習題1,答案,10-27,(1)非正弦周期電壓u(t)作用于10Ω電阻時，P=10W，若電壓改為u(t)+5V，則10Ω電阻的功率為()W。,,,(2)圖(a)中電流源、，R=1Ω、L=1H、C=1F，電阻R的功率P為()W。,(a),(b),,,(3)圖(b)中電壓源、，L=0.01H、C=0.02F，電流表A測讀有效值，內(nèi)阻為零，其讀數(shù)為()A。,1,,,,10-28,習題1答案,解,(1),(2),(3),讀數(shù)為10A,習題課,習題2,10-29,答案,(1)圖(a)電壓源，電流源電流為2A，電壓源功率為()W，電流源功率為()W。,,(2)圖(b)中，輸出電壓u0的顯著特點是()。,(a),(b),10-30,習題2答案,(1)運用疊加原理可得電壓源功率為0，電流源功率為4W。,,(2)L、C支路，u0中應不包含這一頻率成分。,解,10-31,習題課,習題3,答案,已知、，試求u和i，電壓源、電流源的功率。,,10-32,習題3答案,解,采用振幅相量,is單獨作用時，電壓源短路，,us單獨作用時，電流源開路，以sin為標準，,并聯(lián)支路的阻抗,,,,,根據(jù)平均功率的疊加原理，只有同頻率的電壓、電流才能產(chǎn)生功率，不同頻率的u、i不產(chǎn)生P!,10-33,習題3答案,解,電壓源提供的功率：,電壓源電流,,電壓源電壓,∴電壓源提供的功率為,電流源提供的功率：,電流源端電壓,電流源電流,,,,∴電流源提供的功率為,10-34,習題課,習題4,在非正弦周期電壓u(t)作用下，若要求u(t)及其產(chǎn)生的電流i(t)中，各次諧波均同相，試求電路參數(shù)應滿足的條件。,答案,10-35,習題4答案,解,要求電路對任何頻率必須為實數(shù),,不必再進一步分出Z的實部與虛部，再令虛部為零。Z為實數(shù)，則分母的輻角應與分子的輻角相等，即這兩角的正切必相等，可得,,,,