交流電路的頻率特性

發(fā)布時間:2024-03-21
在交流電路中,電容元件的容抗和電感元件的感抗,都與頻率有關(guān),在電源頻率一定時,它們有一確定值。但當電源電壓或電流(激勵)的頻率改變(即使它們的幅值不變)時,容抗和感抗隨著改變,而使電路中各部分所產(chǎn)生的電流和電壓(響應(yīng))的大小和相位也隨著改變。響應(yīng)與頻率的關(guān)系稱為電路的頻率特性或頻率響應(yīng)。
電壓和電流都是時間常數(shù),在時間領(lǐng)域內(nèi)對電路進行分析,所以常稱為時域分析。在頻率領(lǐng)域內(nèi)對電路進行分析,就稱為頻域分析。
所謂濾波就是利用容抗或感抗隨頻率改變而改變的特性,對不同頻率輸入信號產(chǎn)生不同的響應(yīng),讓需要的某一頻帶的信號順利通過,而抑制不需要的其他頻率的信號。
濾波電路通常可分為低通,高通和帶通等多種。除了rc電路外其他電路也可以組成濾波電路。
電路輸出電壓與輸入電壓的比值稱為電路的傳遞函數(shù)或轉(zhuǎn)移函數(shù),用t(j)表示,它是一個復(fù)數(shù)。
1.低通濾波器
表示隨變化的特性稱為幅頻特性,表示隨變化的特性稱為相頻特性,兩者通稱為頻率特性。
通常規(guī)定:當輸出電壓下降到輸入電壓的70.7%,即下降到0.707時為最低限。此時,而將頻率范圍稱為通頻帶,稱為截止頻率,它又稱為半功率點頻率或3db頻率。
2.高通濾波器
電路的傳遞函數(shù)為
3.帶通濾波器
電路的傳遞函數(shù)為
在具有電感和電容元件的電路中,電路兩端的電壓與其中的電流一般是不同相的。如果我們調(diào)節(jié)電路的參數(shù)和電源的頻率而使它們同相,這時電路中就發(fā)生諧振現(xiàn)象。
由發(fā)生串聯(lián)諧振的條件得出諧振頻率
串聯(lián)諧振具有以下特征:
(1)電路的阻抗模最小。因此在電源電壓u不變的情況下電路中的電流將在諧振時達到最大值,即在圖3.10.7中分別畫出阻抗模和電流等隨頻率變化的曲線。
(2)由于電源電壓與電路中電流同相,因此電路對電源呈現(xiàn)電阻性。電源供給電路的能量全部北電阻所消耗,電源與電路之間不發(fā)生能量的互換。能量的互換只發(fā)生在電感線圈和電容器之間。
(3)由于感抗與容抗相等,于是電感與電容上的電壓幅值相等,相位相反,互相抵消,對整個電路不起作用,因此電源電壓與電阻上的電壓相等。
或者與電源電壓的比值通常用q來表示
q稱為電路的品質(zhì)因數(shù)或簡稱為q值。
并聯(lián)諧振具有以下特征:
(1)諧振時電路的阻抗模為其值最大。
(2)由于電源電壓與電路中的電流同相,因此,電路對電源呈現(xiàn)電阻性,諧振時電路的阻抗模相當于一個電阻。
在諧振時并聯(lián)支路的電流近于相等,而且比總電流大許多倍,因此,并聯(lián)諧振也稱為電流諧振。
或與總電流的比值為電路的品質(zhì)因數(shù)
即在諧振時,支路電流或時總電流的q倍,也就是諧振時電路的阻抗模為支路阻抗模的q倍。
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