二階帶通電路的頻率響應(yīng)

1、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12的傳遞函數(shù)，令R=1,，畫出Q=5,10,20,50,100的幅頻和相頻響圖1題目電路圖用protel繪制出該題的電路圖如圖2所示圖2protel繪制的電路圖2題目分析從題目模型來看，本題是一個典型的二階帶通電路。在下面的LC電路中，由于電路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，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，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。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途電路和系統(tǒng)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，

2、又稱為頻率響應(yīng)。電路在單一獨(dú)立激勵作用下，其零狀態(tài)響應(yīng)的象函數(shù)）與激勵的象函數(shù)之比定義為該電路的網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。如果另網(wǎng)絡(luò)函數(shù)中復(fù)頻率s等于，分析隨變化的情況，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)情況下隨變化的特性。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途對于某一個固定的角頻率，通常是一個復(fù)數(shù)，可以表示為：II資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途其中II為網(wǎng)絡(luò)函數(shù)在角頻率處的模值，II隨變化的關(guān)系稱為幅值頻率響應(yīng)，簡稱幅頻特性；而隨變化的關(guān)系稱為相位頻率響應(yīng)，簡稱相頻特性。在MATLA中，（）和函數(shù)可以用來直接計算幅頻響應(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)）

3、或?qū)?shù)函數(shù)坐標(biāo)（用semilogx函數(shù)），這大大方便了計算和繪制幅頻特性和相頻特性。資料個人收集整理,勿做商業(yè)用途3仿真環(huán)境本題借助MATLAB件環(huán)境解答，MATLAB矩陣實驗室）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)值計算的高級技術(shù)計算語言和交互式環(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。MATLA可以進(jìn)行矩陣運(yùn)算、繪制函數(shù)和數(shù)據(jù)、實現(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)用于工程計算、控制設(shè)計、信號處理與通訊、圖像處理、信號檢

4、測、金融建模設(shè)計與分析等領(lǐng)域。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途MATLA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MATLA來解算問題要比用C,FORTRA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MATLA成為一個強(qiáng)大的數(shù)學(xué)軟件。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途盡管MATLA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)計與分析、圖像處理、信號處理與通訊、金融建模和分析等。另外還有一個配套軟件包Simulink，提供了一個可視化開發(fā)環(huán)境，常用于系統(tǒng)模擬、動態(tài)/嵌入式系統(tǒng)開

5、發(fā)等方面。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途4仿真及結(jié)果分析4.1建立模型令=,一一，則電路的阻抗為:個人收集整理，勿做商業(yè)用途資料資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途對數(shù)幅頻響應(yīng)為：人收集整理，勿做商業(yè)用途相頻資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途(4)資料個4.2程序編寫及注釋首先，設(shè)數(shù)據(jù)個數(shù)n=1000,增大n的值可以觀察到諧振點(diǎn)附近的情況；然后量綱頻率數(shù)組，在0.1和10之間產(chǎn)生n=1000個數(shù)據(jù)。程序編寫如圖設(shè)定無3、圖4所示。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途-BlfoiQ=10j20j50,1001 -Y=L/(i+j*Q,*(wwl./ww);figure(1)2 subpletI)：plotweb

6、s(Y)holdon-subplot(2j1,2)101(ww_,angle(YJ),holdon3 -figure(2)一subplot(2jlj1)?semilogx20*logl0(abs(Y)jholdon4 -subplot(2jlj2)jsemilogx'.WjangleY)jholdannd5 subplot打1),gru也耳丄ab己1vV),ylabel.('abs1Y)?;holdoff-subplot(2j1?2)jgridjxlabelCwwylabelC3ngle1Y1J)jholdoff6 -figure(2)jsubplot(2jl_.l)jgrid

7、j/label(win),ylabel(DB')?holdoff一subplot(2jIj2)?gridjxlabel(Jwylabel(angle)jholdoff圖3m文件主程序>>clear»n=1000;>>ww=logspace(-ljl,n);»al圖4命令窗口語句4.3運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行結(jié)果如圖5、圖6所示。其中，圖5是線性頻率特性，圖6是對數(shù)頻率特性。圖5線性頻率特性圖6對數(shù)頻率特性4.4結(jié)果分析通過題目可以看出，所求U到丨2的傳遞函數(shù)，也就是求不同狀態(tài)下的頻率響應(yīng)。有圖可以看出，為最基本的RLC串聯(lián)電路。由計算所得算式以及MATL

8、AB件運(yùn)行計算結(jié)果，可以很容易的看出：不同的RLC串聯(lián)電路在頻響上的差異，可以通過Q值的不同體現(xiàn)出來。當(dāng)Q值不同時，它們均在處出現(xiàn)峰值，并且在其鄰域內(nèi)產(chǎn)生較大幅度的輸出信號，這也就是表明RLC串聯(lián)電路具有在全頻域內(nèi)選擇各自諧振信號的性能，也就是具有“選擇性”。當(dāng)信號的頻率偏離諧振頻率，即時，輸出信號的幅度從峰值開始下降，這說明電路對非諧振頻率的信號有抑制能力。并且，Q值越大，曲線越陡峭。從圖中曲線可以看出，Q=100時，其電路抑非能力明顯強(qiáng)于Q=5時的抑非能力，所以Q=100時代表的電路曲線急速下降，顯得十分陡峭，而隨著Q值減少，曲線的下降速度逐漸變慢，頂部的曲線則比較平緩。曲線的整體形狀則顯

9、示了電路在抑非能力上的差異，這一差異在諧振點(diǎn)顯得尤其突出，當(dāng)信號的頻率遠(yuǎn)離諧振頻率時，左側(cè)趨于RC電路，右側(cè)趨于RL電路，彼此的差異逐漸減小，甚至接近消失。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，具有工程使用價值。在工程上，設(shè)定一個輸出幅度指標(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

10、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，均具有工程實用價值。資料個人收集整理，勿做商業(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實現(xiàn)，但是這個軟件我以前沒怎么接觸過。經(jīng)過網(wǎng)上搜索，我知道了這個軟件簡單地說，就是“矩陣實驗室”，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

11、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)，是考察一個電路性能的主要因素。另外，MATLAB是個專業(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。資料個人收集整理，勿做商業(yè)用途參考文獻(xiàn)【1】CharlesK.AIex