电工学：交流电路(新)-42

正弦交流电路/2§⒋7电路的频率特性高通（低阻）滤波器（HPF）低通（高阻）滤波器（LPF）直流稳压电源电容输入式滤波电路电感输入式倒L型滤波电路带通（边阻）滤波器(BPF)---0带通（边阻）滤波器(BPF)---1带通（边阻）滤波器(BPF)---2带阻（边通）滤波器(BRF)---0带阻（边通）滤波器(BRF)---1带阻（边通）滤波器(BRF)---2移相电路数字滤波器传递信号信号处理§⒋8谐振现象⑴串联谐振频带、带宽BandWidth谐振表达式⑵并联谐振LC并联谐振回路LC并联谐振回路/2LC并联谐振回路/3信号保真与选频特性（失真，失谐点，半功率点）FM调频广播匹配电路与信号传输（频谱无失真传输）语速与音质语素与语速利用作业频率响应特性：正弦稳态条件下交流电路电源激励幅值不变，频率改变，引起的各部分电路的电压、电流大小、相位的变化关系。多用于电子技术，控制系统传递函数：响应(输出)信号R与激励(输入)信号E的比值。幅频特性：传递函数的幅度对应频率关系。相频特性：传递函数的相位对应频率关系。高通（低阻）滤波器（HPF=High-PassFilter）低通（高阻）滤波器（LPF=Low-PassFilter）带通（边阻）滤波器（BPF=Band-PassFilter）带阻（边通）滤波器（BRF=Band-RejectionFilter）（陷波器）全通滤波器（APF=All-PassFilter）一滤波电路：P131定义利用容抗或感抗随频率改变的特性，实现对某一频带信号的通过或抑制的电路。§⒋7电路的频率特性截止频率（半功率点频率）图号图8图10高通（低阻）滤波器（HPF）⒀中高频旁路作用↑，输出电压↓，表现为低通。

截止频率（半功率点频率）图号图13图15低通常用于电源滤波。低通（高阻）滤波器（LPF）直流稳压电源滤波交流电源变压整流稳压交流电网电压220V电源变压器降压整流成脉动的直流电滤除交流成分成直流电压接在滤波与负载之间,保持输出稳定电子电路需要5,6,9,12,15,24V直流电压②负载变化引起整流滤波电路内阻电压涨落,导致输出不稳①±10%电网电压波动,整流滤波输出电压随之±10%波动③二极管随温度变化,造成输出电压波动π型滤波电路电容输入式滤波电路C型滤波电路①并联电容器C在电源电压较高时,储存部分能量②电源电压较低时,就把能量释放出来,使负载电压比较平滑,具有平波作用③比起无电容滤波，输出电压随负载变化波动较大，即输出特性或带负载能力较差。无电容滤波电容滤波⑤根据负载电流大小选定电容量，一般几十~几千μF,耐压应大于输出电压最大值，采用带极性电容器。用于输出电压脉动很小负载电流较小的小功率电源

R、C2愈大,滤波效果愈好,但R太大,使其直流压降增加,输出电压下降。④用于输出电压较高负载电流较小且变化较小的小功率电源电感输入式倒L型滤波电路整流负载π型LC滤波电路④用于较大功率脉动很小的电源，在高频时更佳。⑤很大电流时仅用电感器串联负载①电源电压变化引起供给电流改变,与负载串联的电感L产生自感电动势阻碍电流变化，使负载电流脉动趋于平缓,亦具有平波作用。②频率愈高,电感阻抗愈大，滤波效果愈好。③电感几H~几十H,匝数多，电阻较大，因占用部分直流压降，造成输出电压下降。滤波效果比倒L型滤波器更好，但整流二极管的冲击电流较大。带通（边阻）滤波器（BPF）---0图号图(a)图(b)两个阻抗串联，后者分压，远离中心频率↑，T愈小。带通（边阻）滤波器（BPF）---1带通（边阻）滤波器（BPF）---2并臂（并联）导纳=0带通（图⒇）对应串臂阻抗（串联）=0电路谐振偏离谐振点较远的频率对应的串臂阻抗、并臂导纳很大，电路失谐，阻止信号通过。带阻（边通）滤波器（BRF）---0低频时,C→开路,输入信号可直接由2个电阻传至输出端,输出信号；双T网络并联中间频段，由Y→Δ，变成图25，阻抗分压,附近T值最小,两侧则逐渐上升，可见对某频段有阻截作用。频率较高时,C→短路,输入信号可直接由电容传至输出端,输出信号；带阻（边通）滤波器（BRF）---1带阻（图22）对应串臂（并联）导纳Y=0，并臂阻抗（串联）Z=0，电路谐振，阻止谐振频率附近的谐波（频率）通过。

带阻（边通）滤波器（BRF）---2高频时电容起耦合移相滤波作用电容在低频时隔直流通交流,旁路滤除纹波移相电路移相电路相频特性幅频特性低通高阻,频率增高,相移增大,输出衰减较多移相电路匹配传输：u1，u2为非正弦波，在R1C1=R2C2时，亦可有相似性，与ω无关。先并联R1‖（-jXC1）及R2‖（-jXC2），再串联。移相电路3级RC移相电路通带阻带

通带阻带

通带阻带

通带阻带

通带用于数字通信

补偿相位，移相，输入信号经放大或衰减再输出数字滤波器数字滤波器群时延函数相位导前角相位滞后角输入信号进入稳态的时间传递损耗输出信号进入稳态的时间传递信号远距离传输多路信号（双边带幅度调制AM）①利用接收机（收音机）混频器和一个载波信号相乘，解调；①频率分开多路传输，波分复用②低频输入信号被变换到不同中心频率②利用一组并联的带通滤波器,送到相应通讯接收机,进行D/A和A/D转换，并指示音高。信号处理交流谐振分串联、并联、混联等类型。§⒋8

谐振现象改变频率或调整参数使电路i,us同相,呈纯阻性,即发生谐振①串联谐振条件②并联谐振条件③电路存在2个谐振频率,比较ω01

ω02大小,可判断发生顺序。特征阻抗谐振角频率和频率⑴串联谐振ω≠ω0时,I<I

0谐振回路具有选频滤波作用①谐振条件改变频率或调整参数使电路i,us同相,呈纯阻性,即发生谐振+_②串联谐振特性品质因数Q:动态储能元件的电压增益动态储能元件L、C两端的电压有效值相等,且比信号电压大几十到几百倍动态储能元件L、C的电压反相，相互抵消电压谐振线路电压全加在电阻上一般Q值在几十到几百范围应注意元件的耐压问题等效成双回路谐振过程中的正弦信号⑵电路电流+_谐振时i0,us同相⑴电源电压谐振时⑶谐振时电感电压⑷谐振时电容电压谐振过程中的储能⑴电感磁场储能⑵电容电场储能⑶谐振电路的总储能回路储能不变,只在L、C相互转换@谐振波形变化和振荡过程储能在电容C电场、电感L磁场之间周期性往返转移us+_@谐振情况下电路状态模拟分析电感无储能，电容开始放电电场储能转为磁场能电容被反向充电,即WL→WC+_WC→WLWL→WCWC→WL⑴储能在电容C电场、电感L磁场之间往返转移，电容C不断充放电。谐振时假定电容先充到最大值UC0m,此时电路电流为0⑵iL、

uL、uC大小、方向均周期性振荡，电路在电阻上存在能量损耗,维持等幅振荡必须由外界电源向电路补充能量。③能量关系电阻每一周期T消耗能量回路的品质因数是谐振时回路总储能与电阻每周期消耗的能量之比值的2π倍。电阻消耗的

平均功率回路中所储能量外加电动势维持回路谐振时的等幅振荡,每周期只需提供给电阻所消耗的能量为回路储能的2π/

Q倍.④谐振曲线广义失谐量Q大Q小Q愈大,谐振曲线愈尖锐,对外加电压的选频作用愈显著,回路选择性愈好。Q小Q大谐振曲线1谐振曲线2频带为电流下降至谐振值时的频率范围左边带右边带带宽⑤通频带、带宽

BandWidth此时边界频率对应的功率为谐振时的一半,称半功率点通频带与回路的品质因数Q成反比,Q愈大,谐振曲线愈尖锐,回路选择性愈好,但通频带愈窄。Q大Q小⑤通频带、带宽-1

BandWidth考虑信号源内阻和负载电阻后，品质因数Q变小,频率选择性变坏,但通频带加宽。Q大Q小+_考虑信号源内阻和负载电阻后回路的等效品质因数QL：有载Q值不计入信号源内阻和负载电阻的回路本身品质因数Q：空载Q值串联谐振回路适用于信号源内阻很小和负载电阻不太大的情况，使品质因数QL适中,具有较好的选择性。电流表达式电压表达式推论谐振表达式阻抗表达式Q为并联电路的品质因数动态元件电流等幅反相，LC构成单电流串联回路，在线路端口相互抵消，线路电流全加在负载电阻R上，称为电流谐振。⑵并联谐振动态元件电流皆为线路电流的Q倍谐振阻抗为纯电阻,其值最大LC并联谐振回路回路等效阻抗㈠谐振频率谐振等效阻抗㈡回路品质因数评价回路损耗大小的指标一般Q值在几十到几百范围LC并联谐振回路/2㈢回路电流电流谐振必须采用高内阻的信号源即电流源来激励㈣回路频率特性回路等效阻抗相对失谐量信号角频率偏离ω0的程度LC并联谐振回路/3Q大Q小Q小Q大Q愈大,谐振曲线愈尖锐,相角变化愈快,在ω0附近|Z|和变化更急剧。强电压应避免谐振弱电时为提高电压、效率则需要谐振；AM调幅广播（中波）信号保真与选频特性

（失真，失谐点，半功率点）音频部分：20HZ~20KHZ音乐部分：100HZ~8KHZ超声波：>20KHZ中波段：535~1605KHZ(载波)检波后音频频带（150HZ~5KHZ）衰减100HZ以下，6KHZ以上频率；倒V字型（AM）次声波,静声:silentsound<20HZ均衡器（音质补偿）：频率调整（家用电器，舞台调音）。但低频提升过量，低音混浊,音乐干燥,中气不足(通带不明显,中心频率不保证)检波后音频频带宽（40HZ~15KHZ)SNR（信噪比）高，各频段置于中央位置。FM调频广播适当提升高、低频，以充分发挥FM的SNR高，音质好的特点。兼顾选择性，通频带（Q↑→尖锐↑→选择性↑，通带BW↓）保证完整传送包含各种频率成分的信号，通过本电路后无显著畸变，要有一定通频带宽度。损失过多，即失真。对音乐部分尤其如此。早期钢丝录音（刺耳，频带不够宽引起）匹配电路与信号传输(频谱无失真传输)→轻音乐,古典音乐,美声唱法(低音丰富,迂回多,如咏叹调)语速与音质、分辨率→交响乐(序曲,乐章,结局)(宽通带,表现各种乐器演奏组合)→流行音乐，歌曲，舞曲（节奏加快）→说唱组合(中高速,就就是这么回事,磁带跑调,很容易听出来）语速与音质音乐舒缓{再唱一遍(约几分钟)，是享受}歌唱春天中速朗诵（白话，一遍，1分钟左右）高速（分不清楚，再说一遍，是为了听懂）→摇滚,重金属歌曲,B/B/B/B/B(高音多,短促有力,有时过于刺耳)→日常语言利用语速模仿韩语、日语、俄语（春晚）A比B深：缸--盆---碗--碟---盘）（绕口令，顺口溜）（快似英语，分不清楚，分辨率↓↓，相声）（汉语多为单音节词，通过语速调整，很容易模仿多音节的东、西方语言，ENGLISH，EN-G-LI-SH