电工第三章10

南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-103-10 3-10 交流电路的频率特性交流电路的频率特性 由于容抗、感抗随电路的频率而改变，即使电源由于容抗、感抗随电路的频率而改变，即使电源的有效电压保持不变，但当电源的频率改变时，电路的有效电压保持不变，但当电源的频率改变时，电路中电压和电流也将随之而变。中电压和电流也将随之而变。电路中电压、电流（响应）的大小、相位与频率电路中电压、电流（响应）的大小、相位与频率之间的关系称为电路的之间的关系称为电路的频率特性或频率响应频率特性或频率响应。前面讨论的内容，其响应都是时间的函数，在时前面讨论的内容，其响应都是时间的函数，在时间领域内对电压进行分析，称为间领域内对电压进行分析，称为时域分析时域分析。讨论响应与频率的关系，即在频率域内对电路进行讨论响应与频率的关系，即在频率域内对电路进行分析分析称为频域分析。称为频域分析。南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10一、一、RC串联电路的频率特性串联电路的频率特性1.低通滤波电路低通滤波电路（1）传递函数）传递函数（2）频率特性）频率特性+-+RC-称为电路的幅频特性称为电路的相频特性南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10（3）频率特性曲线）频率特性曲线 幅频特性曲线幅频特性曲线 T0=0时时 T=1可见，当可见，当U U1 1为直流量时，为直流量时，U U1 1=U=U2 2随着随着 增高增高,U2减小减小,即：高频分量越不容易通过。即：高频分量越不容易通过。+-+RC-南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10相频特性曲线相频特性曲线 ()-90=0时时 (0)=0的相位差越大；的相位差越大；随着随着，相位相位 90称为电路的相频特性南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10由于电路具有使低频信号容易通过，由于电路具有使低频信号容易通过，而抑制较高频率信号的作用，故称为低通滤波电路。而抑制较高频率信号的作用，故称为低通滤波电路。截止角频率截止角频率南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-102.高通滤波电路高通滤波电路+-+RC-幅频特性幅频特性南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10相频特性相频特性幅频特性幅频特性南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10由于电路具有使高频信号容易通过，而抑制较低频率信号的由于电路具有使高频信号容易通过，而抑制较低频率信号的作用，故称为高通滤波电路。作用，故称为高通滤波电路。南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-103.带通电路带通电路证明证明：南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10具有带通滤波器的作用具有带通滤波器的作用南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10二串联谐振二串联谐振 在具有电感和电容元件的电路中，当调节电路的在具有电感和电容元件的电路中，当调节电路的参数或电源的频率使电路的端电压与输入电流之间同参数或电源的频率使电路的端电压与输入电流之间同相位相位（），），称为谐振现象称为谐振现象南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10 在电路参数一定的条件下，通过改变电源频率，可使在电路参数一定的条件下，通过改变电源频率，可使 。在电源频率一定的条件下，可通过改变，值，在电源频率一定的条件下，可通过改变，值，使使。南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10u与与i同相，电路发生串联谐振同相，电路发生串联谐振1.谐振条件谐振条件2.谐振频率谐振频率南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-103.谐振特征谐振特征在在U不变的情况下电路中电流最大不变的情况下电路中电流最大.(2)u与与i同相同相,电路呈纯电阻性电路呈纯电阻性.南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10谐振时谐振时,电路的平均功率视在功率电路的平均功率视在功率.南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10(4)谐振电路的品质因数谐振电路的品质因数.在DC中不可能.南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10(5)电路的选择性电路的选择性通频带宽度通频带宽度:Q越高越高,谐振曲线越尖锐谐振曲线越尖锐,电路对频率的选择性越强电路对频率的选择性越强.在在L,C不变的情况下不变的情况下,R越小越小,Q越大越大,I0越大越大.如右图所示如右图所示.南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10例例:L=4mH，R=50，C=160pF的串联电路，的串联电路，接在接在U=25V的电源上。的电源上。(1)当当 f0=200KHz 时时,求求 I 和和 UC 。(2)当当 f=200KHz+20KHz 时时,求求 UC和和 I。可见，偏离谐振频率可见，偏离谐振频率10%时，时，I和和Uc就大大减小就大大减小南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10三、三、并联谐振并联谐振南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-101.谐振条件谐振条件当当 Z=实数时实数时,u 与与 i 同相同相2.谐振频率谐振频率南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-103.谐振特性谐振特性(1)谐振时谐振时称为谐振阻抗称为谐振阻抗,近似达最大值近似达最大值.谐振电流谐振电流近似为最小值近似为最小值.(2)i与与u同相同相,电路相当于一个纯电阻电路相当于一个纯电阻南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10(3)各并联支路电流各并联支路电流即并联谐振时即并联谐振时,RL支路的电流比总电流大得多支路的电流比总电流大得多,所以电流谐振所以电流谐振.南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-10证明：证明：南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-104.品质因数品质因数在谐振时在谐振时南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学南京航空航天大学 2001-02-102001-02-105.并联谐振的应用并联谐振的应用当电路发生谐振时当电路发生谐振时也较大也较大 或或 最大最大而当电路不发生谐振时而当电路不发生谐振时IS