二階帶通電路的頻率響應(yīng)

1、個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí) 二階帶通電路的頻率響應(yīng) 1基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練題目 寫出U1到I2的傳遞函數(shù)，令R=1， ，畫出Q=5，10，20，50，100的幅頻和相頻響應(yīng)。 圖1 題目電路圖 用protel繪制出該題的電路圖如圖2所示。 繪制的電路圖圖2 protel 題目分析2電路中，由于電路LC從題目模型來看，本題是一個(gè)典型的二階帶通電路。在下面的中存在著電感和電容，當(dāng)電路中激勵源的頻率發(fā)生變化時(shí)，電路中的感抗和容抗隨頻率變化，從而導(dǎo)致電路的工作狀態(tài)也跟隨頻率變化。當(dāng)頻率的變化超出一定的范圍時(shí)，電路將偏離正常的工作范圍，并可能導(dǎo)致電路失效，甚至損壞電路。 資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途電路和系統(tǒng)

2、的工作狀態(tài)隨頻率而變化的現(xiàn)象稱為電路和系統(tǒng)的頻率特性，又稱為頻率的象函數(shù) 的象函數(shù)）與激勵響應(yīng)。電路在單一獨(dú)立激勵作用下，其零狀態(tài)響應(yīng)，分析 。如果另網(wǎng)絡(luò)函數(shù)中復(fù)頻率s等于 之比定義為該電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù) 變化的情況，就可以預(yù)見相應(yīng)的轉(zhuǎn)移函數(shù)或者驅(qū)動點(diǎn)函數(shù)在正弦穩(wěn)態(tài)情況下隨隨 變化的特性。 資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途1 / 5 個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí) 對于某一個(gè)固定的角頻率 ， 通常是一個(gè)復(fù)數(shù)，可以表示為： 資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 其中 為網(wǎng)絡(luò)函數(shù)在角頻率 處的模值， 隨 變化的關(guān)系稱為幅值 隨 頻率響應(yīng)，簡稱幅頻特性；而 變化的關(guān)系稱為相位頻率響應(yīng)，簡稱相頻特性。在MATLAB中

3、， （ ）和 函數(shù)可以用來直接計(jì)算幅頻響應(yīng)和相頻響應(yīng)。其圖形的頻率坐標(biāo)（橫坐標(biāo)）可以根據(jù)需要設(shè)定為線性坐標(biāo)（用plot函數(shù)）或?qū)?shù)函數(shù)坐標(biāo)（用semilogx函數(shù)），這大大方便了計(jì)算和繪制幅頻特性和相頻特性。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 3仿真環(huán)境 本題借助MATLAB軟件環(huán)境解答，MATLAB（矩陣實(shí)驗(yàn)室）為MATrixLABoratory的縮寫，是一種用于算法開發(fā)、數(shù)據(jù)可視化、數(shù)據(jù)分析以及數(shù)值計(jì)算的高級技術(shù)計(jì)算語言和交互式環(huán)境。除了矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)/數(shù)據(jù)圖像等常用功能外，MATLAB還可以用來創(chuàng)建用戶界面及與調(diào)用其它語言（包括C，C+和FORTRAN）編寫的程序。MATLAB可以進(jìn)行矩

4、陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實(shí)現(xiàn)算法、創(chuàng)建用戶界面、連接其他編程語言的程序等，主要應(yīng)用于工程計(jì)算、控制設(shè)計(jì)、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢測、金融建模設(shè)計(jì)與分析等領(lǐng)域。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 MATLAB的基本數(shù)據(jù)單位是矩陣，它的指令表達(dá)式與數(shù)學(xué)、工程中常用的形式十分相似，故用MATLAB來解算問題要比用C，F(xiàn)ORTRAN等語言完成相同的事情簡捷得多，并且MATLAB也吸收了像Maple等軟件的優(yōu)點(diǎn)，使MATLAB成為一個(gè)強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 盡管MATLAB主要用于數(shù)值運(yùn)算，但利用為數(shù)眾多的附加工具箱（Toolbox）它也適合不同領(lǐng)域的應(yīng)用，例如控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與

5、分析、圖像處理、信號處理與通訊、金融建模和分析等。另外還有一個(gè)配套軟件包Simulink，提供了一個(gè)可視化開發(fā)環(huán)境，常用于系統(tǒng)模擬、動態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等方面。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 2 / 5 個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí) 4仿真及結(jié)果分析 4.1建立模型 ， ，則電路的阻抗為：令 資料 個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 對數(shù)幅頻響應(yīng)為： (4)資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 相頻響應(yīng)為： 資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 4.2程序編寫及注釋 首先，設(shè)數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)n=1000，增大n的值可以觀察到諧振點(diǎn)附近的情況; 然后，設(shè)定無量綱頻率數(shù)組 ，在0.1和10之間產(chǎn)

6、生n=1000個(gè)數(shù)據(jù)。程序編寫如圖3、圖4所示。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 3 / 5 個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí) 圖3 m文件主程序 命令窗口語句圖4 運(yùn)行結(jié)果4.3 是對數(shù)頻率特性。5是線性頻率特性，圖6運(yùn)行結(jié)果如圖5、圖6所示。其中，圖 線性頻率特性圖5 對數(shù)頻率特性圖6 結(jié)果分析4.4的傳遞函數(shù)，也就是求不同狀態(tài)下的頻率響應(yīng)。有圖到UI通過題目可以看出，所求21軟件運(yùn)行計(jì)算結(jié)果，串聯(lián)電路。由計(jì)算所得算式以及MATLAB可以看出，為最基本的RLC值的不同體現(xiàn)出來?？梢酝ㄟ^Q不同的RLC串聯(lián)電路在頻響上的差異，可以很容易的看出：內(nèi)產(chǎn)生較大幅度的輸 值不同時(shí)，它們均在 處出現(xiàn)峰值，并且在

7、其鄰域 當(dāng)Q串聯(lián)電路具有在全頻域內(nèi)選擇各自諧振信號的性能，也就是具RLC出信號，這也就是表明輸出信號的幅度從峰值開始下降， 時(shí)，當(dāng)信號的頻率偏離諧振頻率，即 有“選擇性”。值越大，曲線越陡峭。從圖中曲線Q這說明電路對非諧振頻率的信號有抑制能力。并且，時(shí)代表的時(shí)的抑非能力，所以Q=100Q=5可以看出，Q=100時(shí)，其電路抑非能力明顯強(qiáng)于值減少，曲線的下降速度逐漸變慢，頂部的Q電路曲線急速下降，顯得十分陡峭，而隨著曲線則比較平緩。曲線的整體形狀則顯示了電路在抑非能力上的差異，這一差異在諧振點(diǎn)電路，彼RL電路，右側(cè)趨于顯得尤其突出，當(dāng)信號的頻率遠(yuǎn)離諧振頻率時(shí)，左側(cè)趨于RC此的差異逐漸減小，甚至接近

8、消失。從圖上我們還可以看出，電路在全頻域內(nèi)都有信號輸出，但只有在諧振點(diǎn)附近的鄰域內(nèi)輸出幅度較大，具有工程使用價(jià)值。在工程上，設(shè)定一4 / 5 個(gè)人收集整理 僅供參考學(xué)習(xí) 個(gè)輸出幅度指標(biāo)來界定頻率范圍，劃分出其通帶和阻帶。通帶限定的頻率范圍就是帶寬（ ），且資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 在工程上也用BW來比較和評價(jià)電路的選擇性，BW與Q呈反比的關(guān)系，Q值越大，BW越窄，電路的選擇性越好，抑非能力越強(qiáng)，反之，Q值越小，BW越寬，電路的選擇性越差，抑非能力越弱，選擇性能越差，但是寬帶包含的信號多，信號的流失比較少，有利于減少信號的失真。所以，不管Q值大小，均具有工程實(shí)用價(jià)值。資料個(gè)人收集整理，勿做

9、商業(yè)用途 5心得體會 這次基礎(chǔ)技能強(qiáng)化訓(xùn)練我得到的題目是求解二階帶通電路的幅頻和相頻響應(yīng)。拿到題目后，先把上學(xué)期的電路課本拿出來，查閱了一下RLC諧振電路和頻率響應(yīng)的有關(guān)知識，然后根據(jù)公式分析題目。求出幅頻和相頻的結(jié)果公式后，再對結(jié)果進(jìn)行分析，隨著Q值的改變，圖像會發(fā)生怎樣的理論變化。由于本題的仿真圖需要MATLAB實(shí)現(xiàn)，但是這個(gè)軟件我以前沒怎么接觸過。經(jīng)過網(wǎng)上搜索，我知道了這個(gè)軟件簡單地說，就是“矩陣實(shí)驗(yàn)室”，通過對算式建立矩陣，生成結(jié)果的仿真圖形。然后，我從圖書館借來有關(guān)MATLAB教程的書籍，發(fā)現(xiàn)MATLAB語言編程并不是很困難?？赐陼?，開始嘗試編程，并在該過程中請教本班同學(xué)以及查閱有

10、關(guān)的書籍，才完成了電路的幅頻和相頻響應(yīng)的圖形仿真顯示。圖形顯示結(jié)果與表達(dá)式的理論分析結(jié)果結(jié)果相一致。通過本次基礎(chǔ)強(qiáng)化訓(xùn)練，我學(xué)到了很多使用的東西。本次訓(xùn)練的基礎(chǔ)知識雖然簡單，但是考察的內(nèi)容很多，特別是電路的幅頻和相頻響應(yīng)，是考察一個(gè)電路性能的主要因素。另外，MATLAB是一個(gè)專業(yè)經(jīng)常要運(yùn)用的軟件，以后學(xué)習(xí)專業(yè)課的時(shí)候要經(jīng)常用到，所以提前熟悉操作，對以后的學(xué)習(xí)很有好處。電路課是電氣工程及其自動化的專業(yè)基礎(chǔ)課，學(xué)好電路對以后的專業(yè)課的學(xué)習(xí)，甚至考研都是很有必要的。資料個(gè)人收集整理，勿做商業(yè)用途 參考文獻(xiàn) 【1】Charles K.Alexander、Matthew 【2】黃忠霖.電工學(xué)的MATLA