電路分析基礎(chǔ)ppt第10章-頻率響應(yīng)

第十章頻率響應(yīng)多頻正弦穩(wěn)態(tài)電路再論阻抗和導(dǎo)納§10-2基本概念§10-1正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)§10-3正弦穩(wěn)態(tài)的疊加§10-4平均功率的疊加§10-5RLC電路的諧振§10-6頻率響應(yīng)的基本概念§10-2實(shí)際應(yīng)用中，常常會(huì)遇到非正弦周期電壓或電流電路。在電子技術(shù)、自動(dòng)限制、計(jì)算機(jī)和無線電技術(shù)等方面，電壓和電流往往都是周期性的非正弦波形。例如：單相半波整流電路的輸出電壓tuituouiuo++－－§10-1基本概念…+－+－uoui二極管應(yīng)用舉例….單相全波橋式整流電路的輸出電壓tuituo示波器內(nèi)的水平掃描電壓周期性鋸齒波§10-1基本概念…

ub

t晶體管放大電路的輸入、輸出電壓（交直流共存電路）+VCC

uS

+－

b

c

e

uc

t§10-1基本概念…脈沖電路中的脈沖信號(hào)（周期性方波）uTtUm§10-1基本概念…若非正弦周期函數(shù)f(t)滿足狄里赫利條件：..周期函數(shù)極值點(diǎn)的數(shù)目為有限個(gè)；間斷點(diǎn)的數(shù)目為有限個(gè)；在一個(gè)周期內(nèi)確定可積，即：可綻開成收斂的傅里葉級(jí)數(shù)一般電工、電子技術(shù)中遇到的周期函數(shù)都能滿足狄里赫利條件?！?0-1基本概念…直流重量基波(與原函數(shù)同頻）二次諧波（2倍頻）高次諧波周期函數(shù)綻開成傅里葉級(jí)數(shù)：§10-1基本概念…T/2T0t周期性方波的分解傅里葉級(jí)數(shù)綻開式：常見非正弦周期信號(hào)的傅里葉級(jí)數(shù)綻開式參見P112?！?0-1基本概念…基波三次諧波直流分量五次諧波七次諧波ttt§10-1基本概念…直流重量+基波直流分量基波t§10-1基本概念…t直流分量+基波三次諧波直流重量+基波+三次諧波由圖可見，直流重量與各次諧波逐次疊加后所得波形，將漸漸趨于周期性方波。§10-1基本概念…明顯，周期性方波對(duì)電路產(chǎn)生的響應(yīng)，等于直流重量及各次諧波單獨(dú)作用時(shí)所產(chǎn)生的響應(yīng)之疊加?！?0-2頻率響應(yīng)的基本概念…R2R1C+－R2R1+－§10-2頻率響應(yīng)的基本概念…§10-2頻率響應(yīng)的基本概念…§10-2頻率響應(yīng)的基本概念…由本例可見：對(duì)于不同頻率的激勵(lì)，電路的響應(yīng)不相同，響應(yīng)是頻率的函數(shù)。高通電路：電路對(duì)高頻信號(hào)的響應(yīng)明顯增大低通電路：電路對(duì)低頻信號(hào)的響應(yīng)明顯增大帶通電路：電路對(duì)某一頻率范圍內(nèi)信號(hào)的響應(yīng)明顯增大§10-2頻率響應(yīng)的基本概念…§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….為了描述電路的頻率響應(yīng)特性，引入網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。

第三章疊加方法與網(wǎng)絡(luò)函數(shù)回閱對(duì)于單一激勵(lì)的線性、時(shí)不變電路，指定的響應(yīng)對(duì)激勵(lì)之比定義為網(wǎng)絡(luò)函數(shù)，記為H，即激勵(lì)可以是電壓源電壓或電流源電流,響應(yīng)可以是任一支路的電壓或電流。

表3-1線性電阻電路網(wǎng)絡(luò)函數(shù)

H

的分類響應(yīng)激勵(lì)名稱及專用符號(hào)策動(dòng)點(diǎn)函數(shù)電流電壓電壓電流策動(dòng)點(diǎn)電導(dǎo)Gi策動(dòng)點(diǎn)電阻Ri轉(zhuǎn)移函數(shù)電流電壓電流電壓電壓電流電流電壓轉(zhuǎn)移電導(dǎo)GT轉(zhuǎn)移電阻RT轉(zhuǎn)移電流比Hi轉(zhuǎn)移電壓比Hu為了描述電路的頻率響應(yīng)特性，引入網(wǎng)絡(luò)函數(shù)。

1．策動(dòng)點(diǎn)函數(shù)

2.轉(zhuǎn)移函數(shù)§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….+－+－一、網(wǎng)絡(luò)函數(shù)的幾種形式..§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….R++§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….二、RC低通電路..11100§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….例10-3

（P119）.R++§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….（P121練習(xí)題10-1）.R++§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….三、RC高通電路..11010§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….§10-3正弦穩(wěn)態(tài)網(wǎng)絡(luò)函數(shù)….P124例10-4若電路中含有多個(gè)同頻率的激勵(lì)，則可接受或不接受疊加原理求響應(yīng)。P125例10-5、例10-6若電路中含有多個(gè)不同頻率的激勵(lì)，則必需接受疊加原理求響應(yīng)。(如前述頻率響應(yīng)的基本概念例)疊加為時(shí)域形式響應(yīng)的疊加，而非相量形式響應(yīng)的疊加?！?-4§10-4正弦穩(wěn)態(tài)的疊加….原因？§8-4相量的線性性質(zhì)和基爾霍夫定律的相量形式+_++__u(t)u1(t)u2(t)一、用相量法求同頻率正弦量的代數(shù)和..回閱P124例10-4若電路中含有多個(gè)同頻率的激勵(lì)，則可接受或不接受疊加定理求響應(yīng)。P125例10-5、例10-6若電路中含有多個(gè)不同頻率的激勵(lì)，則必需接受疊加定理求響應(yīng)。且為時(shí)域形式響應(yīng)的疊加，而非相量形式響應(yīng)的疊加?！?-4原因？§10-4正弦穩(wěn)態(tài)的疊加….非正弦周期信號(hào)f(t)的有效值及平均功率的疊加

定義

§8-11一、有效值

..§10-5平均功率的疊加….§8-11有效值有效值相量.RI直流Ri(t)交流T（周期）時(shí)間內(nèi)R所耗電能分別為一、i(t)、u(t)的有效值..回閱非正弦周期信號(hào)f(t)的有效值及平均功率的疊加

定義

一、有效值

..§8-11§10-5平均功率的疊加….即非正弦周期信號(hào)的有效值等于其直流重量的平方與各次諧波有效值的平方和之開方。非正弦周期電流的有效值為.非正弦周期電壓的有效值為.§10-5平均功率的疊加….N0ωi(t)u(t)+－二、平均功率的疊加

..§10-5平均功率的疊加….非正弦周期信號(hào)作用時(shí)，電路的平均功率等于其直流功率與各次諧波的平均功率之代數(shù)和。

（第n次諧波平均功率）.

（直流功率）P132例10-7、例10-8.§10-5平均功率的疊加….例1.已知某非正弦周期電壓u(t)的直流重量為零，當(dāng)u(t)作用在10Ω電阻時(shí)功率為1W。若作用在該電阻的電壓為u(t)+5（V），則功率為多少？§10-5平均功率的疊加….例2.已知某非正弦周期電壓u(t)的直流重量為2V，當(dāng)u(t)作用在10Ω電阻時(shí)功率為1W。若作用在該電阻的電壓為u(t)+5（V），則功率為多少？§10-5平均功率的疊加….f(kHz)UR(V)3.005.0000.8711.0009.0008.7607.0001.822.572.491.61§10-6RLC電路的諧振….0.871.822.572.491.615.0007.0008.7609.00011.000R620Ω90Ω33mH0.01μFrLC當(dāng)f=8.76kHz時(shí)，輸出電壓最大。1．帶通特性

+－+－R一、RLC串聯(lián)電路的頻率響應(yīng)..§10-6RLC電路的諧振….1Q1Q3Q2Q1＜Q2＜Q30|Hu|§10-6RLC電路的諧振….1Q1Q3Q1＜Q30|Hu|§10-6RLC電路的諧振….§10-6RLC電路的諧振….2．諧振特性

+－+－R§10-6RLC電路的諧振….P138例10-9、

例10-10.+－+－R+－+－§10-6RLC電路的諧振….P141例10-11.+－G§10-6RLC電路的諧振….二、RLC并聯(lián)電路的頻率響應(yīng)..例設(shè)圖示電路中，激勵(lì)ui(t)包含兩個(gè)頻率重量ω1和ω2(ω2＞ω1)，即ui(t)=ui1(ω1)+ui2(ω2)。要求響應(yīng)uo(t)只含有ui1(ω1)重量，應(yīng)如何實(shí)現(xiàn)濾波電路？+_ui(t)uo(t)+_濾波電路R§10-6RLC電路的諧振….解：濾波電路如下圖所示。C1R+_ui(t)+_uo(t)LC2選擇合適參數(shù)的電感、電容元件，使即對(duì)激勵(lì)重量ui2(ω2)處于并聯(lián)諧振狀態(tài)，等效為開路，輸出端無ui2(ω2)重量?！?0-6RLC電路的諧振….濾波電路即對(duì)激勵(lì)重量ui1(ω1)處于串聯(lián)諧振狀態(tài)，等效為短路，該重量信號(hào)干脆加到負(fù)載上。