《电路基础（第3版）教学课件作者吴青萍学习情境5课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电路基础（第3版）教学课件作者吴青萍学习情境5课件（60页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、学习情境五 收音机调谐电路的分析与测试,知识目标,掌握串联谐振和并联谐振的特点及应用 了解电路中产生非正弦交流量的原因 了解非谐波和频谱的概念,技能目标,会分析串联谐振和并联谐振电路 能应用串联谐振和并联谐振回路的选频特性。 能对串联谐振和并联谐振的特性进行测试与分析。 会非正弦周期信号的频谱分析、有效值、平均值、平均功率计算,任务一 分析测试串联谐振电路,任务二 分析并联谐振电路,任务三 观测与分析谐波信号,情境任务,1、普通收音机如何调台？,2、调台时到底调什么？,3、为什么有的收音机噪音大，有的却很小？,4、为什么有时会听到几个电台同时广播？,问题提出,能力目标,知识目标,（1）能深刻理
2、解谐振的概念。 （2）能应用串联谐振回路的选频特性。 （3）能对串联谐振的特性进行测试与分析。,(1)谐振的概念。 (2)串联谐振的条件、基本特征、谐振曲线和通频带。,任务一 分析测试串联谐振电路,串联谐振时候的特点？,串联谐振时的复阻抗？,串联谐振时电压和电流的关系？,思考,由电感L和电容C组成的，可以在某个频率上发生谐振现象的电路，统称为谐振电路。,含有电感和电容的不含独立源的二端网络，在一定条件下形成的网络端电压和总电流同相的现象。,1、谐振的概念：,复阻抗为：,当XL=XC,知识一 串联谐振,一、串联谐振条件,谐振条件,根据谐振条件：,谐振频率,当电源角频率=0电路的固有谐振角频率时,
3、二、 串联谐振电路的特性阻抗和品质因数,根据谐振条件：,为特性阻抗，单位为，大小与L、C有关， 与无关,谐振时容抗 谐振时感抗,在谐振电路中，常用品质因数来衡量谐振 电路的性质。品质因数用Q表示，,在实际工程中，Q值一般在10到500之间。,定义：,三、串联谐振电路的特性,(1) Z0为纯电阻，即Z0=R，此时Z0值为最小；,(2) 电压电流同相，且电流达到最大值,谐振电流,(3),电路中L和C两端电压大小相等，相位相反，相互抵消,当 回路呈容性。,当0时， L 回路呈感性,三、串联谐振电路的特性,（1）谐振时，回路电抗X=0， 阻抗Z=R为最小值, 且为纯电阻。,其它频率时回路电抗X0,(2
4、) 电压电流同相，且电流达到最大值,谐振电流,L和C两端电压大小相等，相位相反，相互抵消,在电力工程中表现为有害，应预防,在无线电和电子工程中极为有用，,（3）电感及电容两端电压模值相等，且等于外加电压的Q倍。相位相反,（4） 谐振时，能量只在R上消耗，电容和电感之间进行磁场能量和电场能量的转换，电源和电路之间没有能量转换, UR=I0 R,串联谐振电路的这个特性在通信与无线电技术中得到广泛的应用。例如，收音机的输入电路就是一个串联谐振电路，它之所以能从众多广播电台的微弱信号中将所需电台的信号鉴别与选择出来，正是依靠电路对某电台的信号频率谐振时可从电容上获得比输入信号大Q倍的电压来实现。,在电
5、力系统中，由于电源电压数值较高，串联谐振产生的高电压会引起电气设备的损坏，因此，设计这种电路时要考虑设法避免出现谐振或接近谐振的情况。,Z=,阻抗模称幅频特性,1、阻抗的频率特性,四、串联谐振电路的特性曲线,当0时，阻抗值最小且纯电阻。,(1).幅频特性,表明,阻抗角称相频特性,当0，XLXC呈感性,当0，XLXC呈容性,Z=,(2)相频特性,当=0，XL=XC呈电阻性,表明,2、电流的谐振曲线,2、随偏离0，电流将从谐振时的极大值下降，此时它对电流有抑制能力。,电流的谐振曲线特点,1、0时电流最大值,3、Q越大曲线越陡直,特点,3通用谐振曲线,以 /0为自变量， 以I/I0 为因变量、以不同
6、 品质因数Q为参变量作出的 谐振曲线称为通用电流谐振曲线。,Q值越高，曲线就越尖锐，,表明,（1）. 串联谐振电路的选择性 选择性是衡量电路选择有用电信号能力的指标。 当=0时电流达到最大值，使输出的电压UC或UL） 也最大，而我们频率为1和2电信号在电路中产生的 电流很小，输出电压也小。达到选择有用电信号0的 目的。Q值越高，曲线就越尖锐，因而选择性也就越好。,五、串联谐振电路的选择性与通频带,1（f1）和2（f2）为 通频带的边界角频率 （或边界频率）。 f1称为下限截止频率，f2称为上限截止频率,(2)通频带,当电源的（f）变化时, 使电流 I I0 即I0.707I0时, 的频率范围称
7、为通频带以B表示,1.定义,通频带宽窄对电路性能有影响吗？,通频带过窄使传输信号不能完全通过，从而造成信号失真。,(3).通频带、选择性与品质因素Q的关系,通频带定义可知,Q愈高曲线愈尖锐通频带愈窄,Q愈高回路的选择性愈好,两者存在矛盾。,实际当中如何兼顾 二者，应具体情况 具体分析。,五、电压源内阻及负载电阻的影响,有载品质因数,串联谐振回路适用于低内阻的电压源,无载品质因数,考虑RS、RL后Q下降，通频带变宽，选择性变差,表明,串联谐振应用举例,收音机的输入电路,为来自3个不同电台(不同频率) 的电动势信号,例：,已知：,解：,若要收听 节目，C 应配多大？,则：,表明：当 C 调到 20
8、4 pF 时，可收听到 的节目。,(1),已知：,信号在电路中产生的电流 有多 大？在 C 上 产生的电压是多少？,(2),已知电路在,这时,例： 某串联谐振电路，已知L=500uH,C=2000pF,Q=50,电源电压有效值Us=100mV,试求电路的谐振频率f0,谐振时的电流I和电容上的电压Uc,谐振时的电流,谐振时电容上的电压,例：串联谐振电路中，U=25mV，R=50，L=4mH， C=160pF。 求电路的f0、I0、 Q和UC0。,电压谐振,RLC串联电路发生谐振的条件是什么？,检验学习结果,RLC串联谐振的频率如何计算？,RLC串联谐振有哪些特性？,RLC串谐电路的品质因数Q对电
9、路选择性和通频带有什么影响？,RLC串联谐振电源内阻和负载电阻对品质因数Q有哪些特性？,能力目标,知识目标,（1）能解释并联谐振的选频、滤波特性。 （2）能对并联谐振的特性进行分析。,并联谐振的条件、基本特征、谐振曲线和通频带。,任务二 分析并联谐振电路,并联谐振时候的特点？,并联谐振时的复阻抗？,并联谐振时电压和电流的关系？,思考,知识二 并联谐振电路,由电感线圈和电容器相并联构成的谐振电路称并联谐振电路,线圈内阻,串联谐振与并联谐振条件有区别?,一、并联谐振的条件,并联谐振的条件：,二、谐振频率,并联谐振的条件：,谐振频率, ，0各表示什么角频率？,三、 并联谐振电路的特性,（1）谐振时，
10、谐振阻抗最大,且为纯电阻性,(3)若电源(为电流源，并联谐时)， 由于谐振阻抗模值最大，故回路端 电压为最大,(2) 谐振时，回路阻抗为纯电阻， 回路端电压与总电流同相。,(4) 谐振时，电感支路电流与 电容支路电流近似相等，并 为总电流的Q倍。,谐振角频率,谐振频率,特性阻抗,品质因数,谐振阻抗,并联谐振的参数,已知RLC电路，已知R=10，L=0.1mH，C=100pF，求谐振频率f0和谐振阻抗丨Z0丨,例,解,三、 并联谐振电路的谐振曲线,(分子、分母 同除R）,1阻抗的幅频特性,图 1 阻抗幅频曲线,回路阻抗最大，纯电阻性 ，,XLXC回路阻抗呈容性,XLXC回路阻抗呈感性，,谐振时,
11、有效值,2、 电压幅频曲线,Q值越高，曲线就越尖锐，,表明,3.并联谐振回路的通频带,通频带: B=f1-f2=2f=f0/Q,并联谐振时，Q值的大小对电路的选择性和通频带的影响如何？,Q值越大选择性越好，但通频带变窄,由于RS,RL影响,回路总阻抗下降, 使Q值下降, 曲线变平坦,通频带变宽,选择性变差,理想情况RS,RL很大.,5 、 电源内阻对并联谐振电路的影响,无载品质因数,有载品质因数,说明：并联谐振电路只适宜配合高内阻信号源工作。,RLC并联电路发生谐振的条件是什么？,检验学习结果,RLC并联谐振的频率如何计算？,RLC并联谐振有哪些特性？,RLC并谐电路的品质因数Q对电路选择性和
12、通频带有什么影响？,RLC并联谐振电源内阻和负载电阻对品质因数Q有哪些特性？,例 R=10、L=100H的线圈和C=100pF的电容器并联组成谐振电路。信号源为正弦电流源iS，有效值为 1A。试求谐振时的角频率及阻抗、端口电压、线圈电流、电容器电流， 谐振时回路吸收的功率。,例：,已知：,解：,试求：,例：,解：(1) 利用相量图求解,相量图如图:,由相量图可知电路谐振，则：,又：,(2) 用相量法求解,例：,解：,图示电路中U=220V,故:,(1),即:I=0,并联电路产生谐振,即:,并联电路的等效阻抗为:,串联谐振时,阻抗Z虚部为零,可得:,总阻抗,已知R1=11.54，R2=1000，
13、L=200mH，电路发生串联谐振时的角频率0=103rad/s， ，求电容C和谐振时的电压,并联谐振小结,能力目标,知识目标,（1）了解常用非正弦周期信号及非正弦周期信号 产生。 （2）会非正弦周期信号的频谱分析、有效值、 平均值、平均功率的计算。,（1）常见非正弦周期信号。 （2）非正弦周期信号的产生、表示方法，有效值、 平均值、平均功率的计算。,任务三 观测与分析谐波信号,问题提出,一、 非正弦周期信号,非正弦周期交流信号的特点,知识三、非正弦周期电流电路,1.电路中产生非正弦交流量的原因,（1）. 电源电压不是理想的正弦交流量,例如： 发电机结构和制造方面的原因，使得发电机绕组中感应出的电压不是理想的正弦交流量，在这种电源的作用下，电路中就产生了非正弦电流和非正弦电压。,(2). 电路中有几个不同频率的电源共同作用,示波器内的水平扫描电压,3. 电路中含有非线性元件,半波整流电路的输出信号,二、常见的非正弦周期信号,尖脉冲波,锯齿波,三角波,矩形波,周期性变化,基波（和原 函数同频）,二次谐波 （2倍频）,直流分量,高次谐波,三、非正弦周期信号的分解,周期性方波 的分解,t,基波,五次谐波,七次谐波,例,直流分量+基波,三次谐波,直流分量+基波+三次谐波,频谱图,时域,一个周期性非正经信号f（t）可以展开为傅里叶级数,归纳：,Thank You !,
