电路的频域分析课件.ppt
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1、第五章第五章 电路的频域分析电路的频域分析5.1 谐振现象谐振现象5.非正弦电路的分析计算非正弦电路的分析计算 含有电感和电容的电路,如果无功功率得到完全含有电感和电容的电路,如果无功功率得到完全补偿,使电路的功率因数等于补偿,使电路的功率因数等于1,即:,即:u、i 同相,同相,便称此电路处于谐振状态。便称此电路处于谐振状态。谐振谐振串联谐振:串联谐振:L 与与 C 串联时串联时 u、i 同相同相并联谐振:并联谐振:L 与与 C 并联时并联时 u、i 同相同相 谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应谐振电路在无线电工程、电子测量技术等许多电路中应用非常广泛。用非常广泛。谐振概念谐振
2、概念:5.1 谐振现象谐振现象一、串联谐振一、串联谐振RXXXXRZXXRZCLCLCL122tanj1、串联谐振的条件、串联谐振的条件CURLCURULUI串联谐振电路串联谐振电路IU、同相同相若令:若令:CLXX 0则:则:谐振谐振CLXX 串联谐振的条件是:串联谐振的条件是:fCCXfLLXCL211 22 2、谐振频率、谐振频率ofCL001CLXXLC10LCf2103、串联谐振的特点、串联谐振的特点RXXRZZCL22min1)3)0tan1RXXCLU、I 同相同相RXXCL 当当时时0000 RCCLLURIUXIUXIU当电源电压一定时:当电源电压一定时:RUIIImax0U
3、C 、UL将大于将大于电源电压电源电压U串联谐振时阻抗最小,等于电路中的电阻串联谐振时阻抗最小,等于电路中的电阻2)串联谐振时电流最大,由电路中的电阻值决定)串联谐振时电流最大,由电路中的电阻值决定注:串联谐振也被称为注:串联谐振也被称为电压谐振电压谐振当当 时,时,RXRXCL 、UUUCLRUI 0谐振时:谐振时:URXXRUXIUURXXRUXIUCCCCLLLL00LUCUIUURCLXX、引入定义:引入定义:品质因素品质因素 Q 值值 定义:定义:电路处于串联谐振时,电感或电容上的电路处于串联谐振时,电感或电容上的电压和总电压之比。电压和总电压之比。UCRURXUURLURXUCCL
4、L001谐振时谐振时:RCRLUUUUQCL001在谐振状态下在谐振状态下,若若 RXL、RXC ,Q 则体现了电则体现了电容或电感上电压比电源电压高出的倍数。容或电感上电压比电源电压高出的倍数。4)功率串联谐振时电路呈阻性,总有功功率为串联谐振时电路呈阻性,总有功功率为RUP2总无功功率为总无功功率为0电容、电感之间存在能量交换,交换规模为电容、电感之间存在能量交换,交换规模为RUQQURUUIUICL20000串联谐振时,电容、电感的无功功率是电源提供串联谐振时,电容、电感的无功功率是电源提供有功功率的有功功率的Q倍倍其中其中I0=U/R 是谐振时的电流值,是谐振时的电流值,称为相对角频率
5、,称为相对角频率,Q为品质因数。为品质因数。、电流频域响应、电流频域响应1、2为为 时的相对频率时的相对频率 品质因数品质因数Q越大,越大,曲线越尖锐,曲线越尖锐,电路电路对频率的选择性越对频率的选择性越好。好。这是因为曲线这是因为曲线尖锐,说明只有在尖锐,说明只有在谐振频率附近的信谐振频率附近的信号得到了放大,其号得到了放大,其余频率的信号得到余频率的信号得到了抑制。反之品质了抑制。反之品质因数因数Q越小,电路越小,电路的选频特性越差。的选频特性越差。串联谐振应用举例串联谐振应用举例收音机接收电路收音机接收电路1L2L3LC:1L接收天线接收天线2L与与 C:组成谐振电路:组成谐振电路:3L
6、将选择的信号送将选择的信号送 接收电路接收电路 某收音机的接受电路,线圈的电感某收音机的接受电路,线圈的电感L=0.3 mH,电阻,电阻R=16。现欲接收。现欲接收640kHz的电台的电台广播,应将电容调到多大?广播,应将电容调到多大?例L1LC解根据LCf21可得C33103.02110640得pFC204二、二、并联谐振并联谐振当当 时时 领先于领先于 (容性容性)CLII IUUILICI谐振谐振当当 时时 CLII 0ILIUCI理想情况:理想情况:纯电感和纯电容纯电感和纯电容 并联。并联。当当 时时 落后于落后于 (感性感性)CLII IUULICIIIULICICCLRLXUIXR
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