《模擬電子電路》網(wǎng)絡(luò)課堂

1、計(jì)算機(jī)電路基礎(chǔ)（2）主講：夏少波第四講 Email : xshaobo Tel : 05316512165山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院小結(jié)：可見(jiàn)：儲(chǔ)能元件L和C都不消耗有功功率P，即P=0，所以，若用瓦特功率表測(cè)量L和C上消耗的功率時(shí)，其讀數(shù)均為零。電容C及電感L “產(chǎn)生” 或“吸收”無(wú)功功率的實(shí)際是儲(chǔ)存由電源提供的部分能量，當(dāng)電路中同時(shí)含有電容和電感時(shí)，它們之間進(jìn)行能量交換。在由R、L、C及正弦電源組成的電路中，電源除在電阻R上消耗有功功率外，還必須提供無(wú)功功率給L、C，以供它們之間進(jìn)行能量交換。電源容量（視在功率）S一定大于有功功率P。這樣，功率因數(shù)一定小于或等于1。山東廣播電視大學(xué)

2、 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院例1.5 .4 已知電源 向負(fù)載 供電。試分析電源的容量和負(fù)載上所吸收的功率。解：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院理論分析可證明：復(fù)功率也滿足功率守恒定律，其實(shí)部P為網(wǎng)絡(luò)中各電阻元件消耗的功率之和；虛部Q為網(wǎng)絡(luò)中各儲(chǔ)能元件L和C的無(wú)功功率的代數(shù)和?？梢?jiàn)1.6 串聯(lián)諧振與高、低通電路1.6.1 RLC串聯(lián)諧振與RLC并聯(lián)諧振諧振，是正弦交流電路中的一種物理現(xiàn)象，應(yīng)用較為廣泛。山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院USRZLZCIRLC串聯(lián)諧振電路URUCULIS右圖為RLC串聯(lián)電路，設(shè)電源電壓1. RLC串聯(lián)電路的諧振電路的串聯(lián)等效阻抗為：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院USR

3、ZLZCIRLC串聯(lián)諧振電路URUCULIS可見(jiàn)，Z隨頻率變化，且當(dāng) 時(shí)，Z成了純電阻，這時(shí)就稱發(fā)生了諧振。所以，RLC串聯(lián)電路的諧振角頻率為： RLC串聯(lián)電路諧振的特點(diǎn)RLC串聯(lián)電路的諧振角頻率為：諧振時(shí)有如下特點(diǎn)：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院1、電路的等效阻抗Z達(dá)到最小值且等于純電阻R，此時(shí)，電路中電流與電壓同相位u= i且達(dá)到最大值。2、電容上電壓有效值UC是電源電壓有效值US的 倍，此時(shí)，若 則UC將大大超過(guò)US 。同時(shí)，電容上的電壓相位上落后電源電壓900。證明參見(jiàn)課本P2526頁(yè)。 RLC串聯(lián)電路諧振的特點(diǎn)RLC串聯(lián)電路的諧振角頻率為：諧振時(shí)有如下特點(diǎn)：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算

4、機(jī)與通信學(xué)院3、電感上電壓有效值UL是電源電壓有效值US的 倍，此時(shí)，若 則UL將大大超過(guò)US 。同時(shí)，電感上的電壓相位上超前電源電壓900。證明參見(jiàn)課本P26頁(yè)。可見(jiàn)， RLC串聯(lián)電路諧振時(shí)， UL和UC有可能大大超過(guò)US，實(shí)際應(yīng)用中，電容元件的耐壓值一定要慎重選定。否則可能被過(guò)壓擊穿！ 例1.6.1 在RLC串聯(lián)諧振電路中，已知US=12.7V，f0=50Hz，R=20，C=27F。求通過(guò)電容C上的電流及其上的電壓有效值UC。解：設(shè)電源電壓的初相角為：u。則：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院可見(jiàn)，電容上電壓的有效值較電源電壓高出很多！例1.6.2 在RLC串聯(lián)諧振電路中，已知US=12.

5、7V，f0=50Hz，R=20，C=27F。求電感L的值。解：由諧振角頻率公式山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院我們還可以證明：諧振時(shí)，電路中，電容與電感上的電壓有效值大小相等，相位相反。（參見(jiàn)課本P27頁(yè)）可得：2. RL，C并聯(lián)諧振電路下圖為一個(gè)RL，C并聯(lián)諧振電路假設(shè)正弦電流源相量為：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院該RL，C并聯(lián)電路的等效阻抗為：USZLRISZCILICRL，C并聯(lián)電路的諧振頻率由于電感線圈的等效電阻R值較小山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院并聯(lián)電路的等效阻抗為：USZLRISZCILIC且上式中，當(dāng) 時(shí)并聯(lián)電路發(fā)生諧振。并聯(lián)電路的諧振角頻率為： RL，C并聯(lián)電路諧

6、振的特點(diǎn)RL，C并聯(lián)電路的諧振角頻率為：諧振時(shí)有如下特點(diǎn)：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院1、電路的等效阻抗Z達(dá)到最大值且等于純電阻L/RC，此時(shí)，電路中電壓與電流同相位u= i。2、一般情況下，由于L/RC有很高的數(shù)值，故在并聯(lián)電路諧振時(shí)，呈高阻抗。這樣，在IS很小的情況下，也能獲得很高的輸出電壓。3、在串、并聯(lián)電路中，定義品質(zhì)因數(shù)Q例1.6.3 在RL，C并聯(lián)諧振電路中，已知IS=10mA，L=48H，R=7，C=180pF。求諧振頻率f0及電流源上的壓降US。解：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院1.6.2 低通及高通電路低通與高通電路都屬于最簡(jiǎn)單的濾波電路，在電子電路中有著廣泛的應(yīng)用

7、。山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院1、RC低通濾波電路該電路又稱為一階無(wú)源RC低通濾波器，其輸入、輸出為正弦電壓u1、u2。Ru1Cu2RC低通電路通常，我們定義輸出電壓與輸入電壓相量之比稱為電壓傳輸系數(shù)。即：1、 RC低通電路電壓傳輸系數(shù)山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院我們畫(huà)出Au與的關(guān)系曲線稱為幅頻特性曲線。Ru1Cu2RC低通電路結(jié)合電路圖不難看出：幅頻特性曲線電壓傳輸幅頻特性表達(dá)式：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院Ru1Cu2RC低通電路我們畫(huà)出Au與/ C的關(guān)系曲線如有所示：不難看出頻率較低的信號(hào)容易通過(guò)。低通電路幅頻特性曲線Au0.250.500.751.0012345時(shí)間常

8、數(shù)及通頻帶定義=RC為時(shí)間常數(shù)。山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院Ru1Cu2RC低通電路我們還定義 C=1/ 為半功率點(diǎn)角頻率。這是因?yàn)楫?dāng)=C=1/ 時(shí)低通電路幅頻特性曲線Au0.250.500.751.0012345fC=C/2稱為半功率點(diǎn)頻率，有時(shí)亦稱為截止頻率。0fC之間的頻率范圍稱為通頻帶。例1.6.4 在RC低通電路中，已知R=15K，C=22nF。求截止頻率fC和fC/5及5fC處的Au值。解：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院Ru1Cu2RC低通電路在f=fC /5時(shí)：在f= 5 fC 時(shí)：2、 RC高通電路或稱一階RC高通電路山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院據(jù)此，我們也可畫(huà)出高通電路的幅頻特性曲線。結(jié)合電路圖不難看出：Ru1Cu2RC高通電路高通幅頻特性曲線電壓傳輸幅頻特性表達(dá)式：山東廣播電視大學(xué) 計(jì)算機(jī)與通信學(xué)院我們畫(huà)出Au與/ C的關(guān)系曲線如有所示：不難看出頻率較高的信號(hào)容易通過(guò)。例1.6.5自學(xué)（ P31頁(yè)）Ru1Cu2RC高通電路高通電路幅頻特性曲線Au0.250.500.751.0012345第一章小結(jié)1掌握正弦交流電壓、電流瞬時(shí)表達(dá)式及三要素、相位差、有效值等的概念。掌握相量模型的概念及復(fù)數(shù)的運(yùn)算規(guī)則；會(huì)用相量法求解簡(jiǎn)單電路。掌握正弦交流電路中復(fù)功率、視在