1、高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 9 谐振电路 1 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 9 谐振电路 教学重点 ： 掌握串、并联谐振电路的条件和特点，以及谐振电路选 择性、品质因数和通频带之间的关系。 教学难点： 理解谐振电路选频特性的原理。 2 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 9 谐振电路 9.1 串联谐振电路 9.2 电感线圈和电容器的并联谐振电路 单元小结 3 高等教育出版社 Higher Education Press
2、电工技术基础与技能演示文稿 9.1 串联谐振电路 一、谐振频率与特性阻抗 二、串联谐振电路的特点 三、串联谐振的应用 4 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 工作在谐振状态下的电路称为谐振电路，谐振电路在电子 技术与工程技术中有着广泛的应用。谐振电路最为明显的特征 是整个电路呈电阻性，即电路的等效阻抗为 Z0=R ，总电压与总 电流同相。 动画 8-8 串联谐振电路 一、谐振频率与特性阻抗 5 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 RLC 串联电路呈谐振状态时，感抗与容抗相等，即 XL =
3、 XC ，设谐振角频率为 0，则 于是谐振角频 率为 由于 0 = 2f0，所以谐振频率为 由此可见，谐振频率 f0 只由电路中的电感 L 与电容 C 决定 ，是电路中的固有参数，所以通常将谐振频率 f0 叫做固有频率 。 电路发生谐振时的感抗或容抗叫做特性阻抗，用符号 表 示，单位为欧姆 ()。 6 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 1电路呈电阻性 当外加电源 u S 的频率 f = f0 时，电路发生谐振，由于 XL = XC ，则此时电路的阻抗达到最小值，称为谐振阻抗 Z0 或谐振电阻 R ，即 Z0 = |Z|max = R 2电
4、流呈现最大 谐振时电路中的电流则达到了最大值，叫做谐振电流 I0 ， 即 二、串联谐振电路的特点 7 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 3电感 L 与电容 C 上的电压 串联谐振时，电感 L 与电容 C 上的电压大小相等，即 UL = UC = XL I0 = XC I0 = QUS 式中 Q 叫做串联谐振电路的品质因数，即 RLC 串联电路发生谐振时，电感 L 与电容 C 上的电压大 小都是外加电源电压 US 的 Q 倍，所以串联谐振电路又叫做电 压谐振。一般情况下串联谐振电路都符合 Q 1 的条件。 8 高等教育出版社 Higher
5、Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 串联谐振电路常用来对交流信号进行选择，例如接收机 中选择电台信号，即调谐。 三、串联谐振的应用 9 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 如果以角频率 C 或 f 做为自变量，把回路电流做它的函 数。 电流大小 I 随频率 f 变化 的曲线，叫做谐振特性曲线， 如图 8-7 所示。 图 8-7 RLC 串联电路的谐振特性曲线 10 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 当外加电源 uS 的频率 f = f0 时，电路处于谐振状态；当
6、 f f0 时，称为电路处于失谐状态，若 f XC ，电路呈感性。 在实际应用中，规定把电流 I 范围在(0.7071I0 I I0)所 对应的频率范围(f1 f2)叫做串联谐振电路的通频带(又叫做频 带宽度)，用符号 B 或 f 表示，其单位也是频率的单位。 理论分析表明，串联谐振电路的通频带为 11 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 频率 f 在通频带以内 (即 f1 f R，Q0 叫做谐振回路的空载 Q 值，实际电路一 般都满足该条件。 2谐振阻抗 谐振时电路阻抗达到最大值，且呈电阻性。谐振阻抗为 理论上可以证明 LC 并联谐振角频
7、率 0 与频率 f0 分别为 二、并联谐振电路的特点 18 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 3谐振电流 电路处于谐振状态，总电流为最小值 谐振时 XL0 XC0 ，则电感 L 支路电流 IL0 与电容 C 支路 电流 IC0 为 即谐振时各支路电流为总电流的 Q0 倍，所以 LC 并联谐 振又叫做电流谐振。 当 f f0 时，称为电路处于失谐状态，对于 LC 并联电路 来说，若 f XC ，电路呈容性。 19 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 4通频带 理论分析表明，并联谐振电路的
8、通频带为 频率 f 在通频带以内 (即 f1 f f2 )的信号，可以在并 联谐振回路两端产生较大的电压，而频率 f 在通频带以外 (即 f f2)的信号，在并联谐振回路两端产生很小的电 压，因此并联谐振回路也具有选频特性。 20 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 【例9】如图 9-6所示电感线圈与电容器构成的 LC 并联谐 振电路，已知 R = 10 ，L = 80 H，C = 320 pF。 试求：(1) 该电路的固有谐振频率 f0、通频带 B 与谐振阻抗 |Z0|；(2) 若已 知谐振状态下总电流 I = 100 A，则电感 L 支
9、路与电容 C 支路 中的电流 IL0、IC0 为多少？ 解：(1) (2) IL0 IC0 = Q0I = 5 mA。 21 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 单元小结 串联与并联谐振电路具有不同的特点，见表： 22 高等教育出版社 Higher Education Press 电工技术基础与技能演示文稿 适用于高内阻的信号源 适用于低内阻的信号源 对电源的要求 f f0 时，呈容性； f f0 时，呈感性； f f0 时，呈容性。 失谐时阻抗性质 通频带 IL IC QI0 UL=UC=QU，UR=U 元件上电压或电流 品质因数 谐振电流 谐振阻抗 谐振频率 XL XC XL = XC 谐振条件 电感线圈与电容器并联谐振电路 RLC 串联谐振电路 串、并联谐振电路比较 23
