复旦大学：《模拟电子学基础》课程教学课件_第09章 频率特性和谐振现象

第9章 频率特性和谐 振现象

第 9 章 频率特性和谐 振现象

这一章,我们要讨论什么? 网络函数及其频率特性的概念及一般分析方法 2.典型电路的频率特性 3.串联谐振与并联谐振的条件及特点 4.滤波的概念等 数字逻辑基础

2013/2/15 数字逻辑基础 这一章，我们要讨论什么? 1. 网络函数及其频率特性的概念及一般分析方法 2. 典型电路的频率特性 3. 串联谐振与并联谐振的条件及特点 4. 滤波的概念等

9.1)网络函数和频率特性 基本要求:掌握网络函数的定义、幅频特性和相频特性以及低通、高 通、带通和带阻等概念。 线性 线性 无独 无独 立源 (a)时域分析 (b)频域分析 网络函数的定义:响应相量与激励相量之比称为网络函数,即 H(j)= X 数字逻辑基础

数字逻辑基础 9.1 网络函数和频率特性   u i x(t)   U  I  X   y(t)  Y def (j ) Y H X     网络函数的定义: 响应相量与激励相量之比称为网络函数，即 基本要求：掌握网络函数的定义、幅频特性和相频特性以及低通、高 通、带通和带阻等概念

网络函数分类 线性 无独 等效输入阻抗H(jo)=U/i 激励和响应 属于同一端口效输入导纳H()== 线性 无独 网络函数 转移电流比H(jo)=1/ 激励和响应转移阻抗H(o)=/s 属于不同端口转移导纳H(o)=/0 无独 立源 转移电压比H(jo)=U/Us 数字逻辑基础

数字逻辑基础 网络函数分类： 网络函数 激励和响应 属于同一端口 激励和响应 属于不同端口 等效输入阻抗 I s    U  S H UI (j) /    等效输入导纳 S H(j ) /   I U  I   Us  转移电压比 转移电流比 转移阻抗 转移导纳   U  I s    US  I  S H(j ) /   I I   S H UI (j) /    S H IU (j) /    S H UU (j) /   

在图示RC电路中,若以电容电压为响应 以输入电压为激励,其网络函数为: H(j0)= Uc 1/joc R+1/1oc 1+jOCR RC串联电路 将Uc、U和H(Jo)都写成极坐标式,即 HGjo)|∠o)=2=0c∠(V-V) U∠v 由此可得 网络函数的模 HGOFUC/ 幅频特性 网络函数的辐角 频率特性 6(o)=y-y 相频特性 数字逻辑基础

数字逻辑基础   U  R   UC C  在图示 RC 电路中，若以电容电压为响应， 以输入电压为激励，其网络函数为: 1/ j 1 (j ) 1/ j 1 j UC C H U R C CR           将 UC 、 都写成极坐标式，即 U 和 H (j )  | (j )| ( ) ( ) CC C C U U H U U            相频特性 网络函数的辐角 幅频特性 网络函数的模 由此可得 | (j ) | / H UU   C ( )      C 频率特性 RC串联电路

H(0人C R+l/joc 1+jOCR R 式中RC之积具有时间的量纲,其倒数具有 C千U 频率的量纲,可设 RO RC串联电路 称其为RC电路的固有频率或自然频率 natural frequency) 代入网络函数表达式得H()= ∠(- arctan-) +J@ /1+(o/2) 模和辐 角与角 aroo 6() 频率的 0 0 对应关 -45° 系表 2 -78.69° oo 0 90 数字逻辑基础

数字逻辑基础 式中 RC 之积具有时间的量纲，其倒数具有 频率的量纲，可设 RC 1 0  1/ j 1 (j ) 1/ j 1 j UC C H U R C CR           代入网络函数表达式得 2 0 0 0 1 1 (j ) ( arctan ) 1j/ 1(/ ) H             模和辐 角与角 频率的 对应关 系表 … … …  0 -90° 2 1/ -78.69° 1 1/ -45° 0 1 0° / |H(j)| () 0 2 5 RC串联电路   U  R   UC C  称其为 RC 电路的固有频率或自然频率(natural frequency)

幅频特性和相频特性曲线 O b(0) 0.5 45° (a)幅频特性曲线 (b)相频特性曲线 将网络函数的模下降到最大值的时所对应的频率称为截止频率 (out- off frequency),记为O 低通网络:网络允许低频信号顺利通过,而使高频信号产生较大衰减。 数字逻辑基础

数字逻辑基础 低通网络：网络允许低频信号顺利通过，而使高频信号产生较大衰减。 将网络函数的模下降到最大值的1/ 2 c。 时所对应的频率称为截止频率 (out-off frequency)，记为 截止频率 0  / 0  / | H(j) |  ()   45   90 O O 幅频特性和相频特性曲线

使用不同电路还可以实现具有下列特性的网络 T HGI I HGO)I / 高通网络 带通网络 带阻网络 数字逻辑基础

数字逻辑基础 1 0 / 2 | H(j ) | 高通网络 带通网络 带阻网络 使用不同电路还可以实现具有下列特性的网络

(例题)91 求图示电路的网络函数 解 JoL×R +R H(1) ×R1 OL+R OC RC C 数字逻辑基础

数字逻辑基础 2 1 H(j)  U  /U  R C   U2    U1  L 求图示电路的网络函数 解 1 2 (j ) UU H     L R C L R L R L R      j 1 j j j j       RC LC 1 j 2 2        

92 RLC串联电路的频率特性 基本要求:掌握RLC串联电路用不同元件电压作为响应时的频率特性特点 以及谐振角频率、特性阻抗和品质因数的概念。 1当以电阻电压U为响应时,其网络函数(即 OL 转移电压比为) R R HggO)U R+joL-1/oC)] OC RLC串联电路 当频率达到某一量值时有:L=1(c0C),即O 称为RLC串联电路的谐振角频率( resonance angular frequency)。 令P=L=1/06C 称为RLC串联电路的特性阻抗( characteristic impedance) 又令Q RRV进而有g=L_1 R ROC 称为RLC串联电路的品质因数( quality factor) 数字逻辑基础

数字逻辑基础 9.2 RLC串联电路的频率特性 jL R jC 1   UR    U  (j ) j[ 1/( )] R R U R H UR L C          当以电阻电压UR  1 为响应时，其网络函数(即 转移电压比为) 0 0 当频率达到某一量值时有： L 1/( )  C 0 1LC ，即   称为RLC串联电路的谐振角频率(resonance angular frequency) 。 0 0 令      L 1/ C 称为RLC串联电路的特性阻抗( characteristic impedance)。 称为RLC串联电路的品质因数(quality factor)。 1 L Q R R C  又令   0 0 L 1 Q R RC   进而有   基本要求：掌握RLC串联电路用不同元件电压作为响应时的频率特性特点， 以及谐振角频率、特性阻抗和品质因数的概念。 RLC串联电路