第1章-通信电子电路基础串联谐振课件.ppt

1、上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助1第一章 通信电子电路基础1.1.几个基本概念几个基本概念 带宽：带宽：通信线路传递数据的能力。带宽越宽，通信线路传递数据的能力。带宽越宽，通信容量越大。通信容量越大。通频带通频带：是通信电路频率响应的一个重要指标。通频是通信电路频率响应的一个重要指标。通频 带愈宽带愈宽,通信电路工作的频率范围愈宽。通信电路工作的频率范围愈宽。在放大电在放大电 路中，通频带反映电路对不同频率信号路中，通频带反映电路对不同频率信号 的放大能力；输入信号只有落在通频带内，经过电路的放大能力；输入信号只有落在通频带内，经

2、过电路 后，输出与输入波形才相同，不产生失真。后，输出与输入波形才相同，不产生失真。半功率点下限频率上限频率上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助2 选择性选择性：电子设备在众多频率中选出有用频率电子设备在众多频率中选出有用频率,并抑制并抑制 不需频率的能力。谐振不需频率的能力。谐振曲线愈尖锐，选择性愈好曲线愈尖锐，选择性愈好。注意：选择性与通频带是矛盾的。灵敏度灵敏度：电子设备捕获微弱信号的能力。随着电子设备捕获微弱信号的能力。随着 传输距离的增加，传输信号变弱，高灵敏度的传输距离的增加，传输信号变弱，高灵敏度的 电子设备仍可以接收数

3、据，维持稳定连接，大电子设备仍可以接收数据，维持稳定连接，大 幅提高传输距离。幅提高传输距离。上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助3 Q Q值（品质因数）：值（品质因数）：储能器件储能器件(如电感线圈、电容如电感线圈、电容 等等)或谐振电路所储能量与损耗能量之比。或谐振电路所储能量与损耗能量之比。Q=无功功率有功功率(损耗功率)对电感元件:22LILLQI rr对电容元件:2211CICQI rCrQ值愈大，损耗愈小。Q值愈大，曲线愈尖锐，回路的选择性愈好。Q值愈大，通频带愈窄，信息容量愈小。上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与

4、电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助4第一章 通信电子电路基础1.2.1 串联谐振回路1 1 基本原理基本原理一、串联谐振回路的组成一、串联谐振回路的组成由由 R R、L L、C C、V VS S 组成组成主要包括三部分：主要包括三部分：电感线圈的损耗电阻电感线圈的损耗电阻r，信，信号源内阻号源内阻R RS S，负载电阻负载电阻R RL L。R=R=r+R+RS S+R+RL L为回路提供能为回路提供能量的信号源。量的信号源。上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助5jeZCLjRZ)1(阻抗：阻抗：22)1(CLRZR

5、CL1arctan第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助6湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系电抗：电抗：CLX1电流：电流：)1(CLjRVZVIS第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助70100CLLC10LCf210串联谐振频率：串联谐振频率：串联谐振阻抗：串联谐振阻抗：串联谐振电流：串联谐振电流：或或minZRZmaxIRVIS由由X=0X=0第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物

6、理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助8=0 0，X=0X=0，|Z|=R|Z|=R，二、讨论：二、讨论：电抗特性随电抗特性随的变化的变化串联谐振串联谐振00 0，X X0 0，Z Z呈呈感性，感性，为正值为正值0 0，X X0 0，Z Z呈容性，呈容性，为负值为负值第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助9三、串联谐振回路的特点三、串联谐振回路的特点1.1.谐振时，阻抗最小，电流最大，谐振时，阻抗最小，电流最大，=0=02.2.谐振时，电感和电容上的电压很高谐振时，电感和电容上的电压很高000

7、000SLLSSVLVI XIjLjLjVjQVRR 所以，所以，V VL0L0或或V VC0C0要比要比V VS S高几十到几百倍，故串高几十到几百倍，故串联谐振又称电压谐振，须考虑元件的耐压问题。联谐振又称电压谐振，须考虑元件的耐压问题。回路的有载品质因素回路的有载品质因素一般为几十到几百一般为几十到几百001LQRR C000000111SCCSSVVIXIjVjQVjCRjCRC 第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助10湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系一、相对谐振曲线一、相对谐振

8、曲线图3.1.4 串联振荡回路的谐振曲线000/11/()1()SSVZIRIVRRjLjQc2200011()IIQQ Q值越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性越好。值越高，谐振曲线越尖锐，回路的选择性越好。第一章 通信电子电路基础指指:任意频率下的回路电流与谐振时的回路电路之比任意频率下的回路电流与谐振时的回路电路之比 上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助11湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系二、通用谐振曲线二、通用谐振曲线主要研究谐振频率附近的特性主要研究谐振频率附近的特性1.1.绝对失谐绝对失谐：称为绝对失

9、谐。称为绝对失谐。在在接近接近0 0附近，附近，02200000000022200121IIQ（）有：有：第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助122.2.广义失谐（一般失谐）广义失谐（一般失谐）02Q仍具有失谐的含义，仍具有失谐的含义，串联振荡回路的通用谐振曲线2011II（12）通用谐振方程、曲线：通用谐振方程、曲线：第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助13湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系三、通频带三、

10、通频带1.1.回路通频带定义回路通频带定义保持保持 值不变，当频率分别为值不变，当频率分别为1 1和和2 2时时,则则称称2 2-1 1为回路的通频带：为回路的通频带：0.7212 fff127.02，或（13）SV021II 图 3.1.6 串联振荡回路的通频带1 1，2 2边界角频边界角频率率(下限频率下限频率,上限频上限频率率),),亦叫亦叫“半功率点半功率点”。第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助14120011QQff07.02202021 ,Q2.通频带计算公式通频带计算公式或或（14）00.72Q

11、第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助15相位特性曲线一、定义、方程、曲线一、定义、方程、曲线回路电流回路电流 相对于信号源电压相对于信号源电压 的相角的相角随频率随频率变化的曲线。变化的曲线。相位特性的方程式为：相位特性的方程式为：)2arctan()(arctanarctan000QQRX串联谐振回路的相位特性曲线Q Q值越大，曲线在值越大，曲线在0 0附近越陡峭附近越陡峭ISV定义定义第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助16

12、二、通用相位特性曲线二、通用相位特性曲线arctan图3.1.8 串联振荡回路通用相位特性第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助17 串联回路与信号源和负载的连接一、等效品质因素一、等效品质因素Q QL LSLRrRR等效品质因素等效品质因素Q QL L：（17）00LSLLLQRrRR 设电感线圈电阻为设电感线圈电阻为r，信号源内阻为，信号源内阻为R RS S，负载电，负载电阻为阻为R RL L，则回路总电阻，则回路总电阻R R：0/1/SLL rRrRr00LQR01/SLQRrRr称为回路的固有品质因素。称

13、为回路的固有品质因素。（18）第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助18湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系 串联回路与信号源和负载的连接二、讨论二、讨论1.R1.RS S与与R RL L的影响的影响R RS S与与R RL L使使Q QL L值下降值下降2.2.串联电路与信号源的连接串联电路与信号源的连接R RS S越小，越小，Q QL L越大，回路选择性越好。越大，回路选择性越好。串联回路适宜与电压信号源连接。串联回路适宜与电压信号源连接。第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖

14、南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助193.3.串联电路与负载的连接串联电路与负载的连接R RL L越小，越小，Q QL L越大，回路选择性越好。越大，回路选择性越好。串联回路连接的负载串联回路连接的负载R RL L要小。要小。第一章 通信电子电路基础上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助20例1.1 给定串联谐振回路的f0=1.5MHz，C0=100pF,谐振时电阻R=5。(1)试求Q0和L0.(2)若信号源电压振幅Vsm=1mV,求谐振时回路中电流I0及回路元件上的电压VL0m和VC0m.40220

15、00030m0111.13 10113422212110I0.25212 1212smaxLomComsmfLHHfCLCLf LQRRVmVImARVVQ VmVmV解：上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助21LRC111MHz0.1VZXVs例1.2 串联谐振回路如图。信号源频率f0=1MHz，电压振幅Vsm=0.1V.将11端短路，电容调到100PF时谐振。此时，电容C两端的电压为10V。如将11端开路再串接一阻抗Zx（电阻与电容串联），则回路失谐，C调到200PF时重新谐振，电容两端电压变为2.5V.试求线圈的电感量L,品质因

16、数Q0，未知阻抗Zx。022001125342101000.1COmsmfLHfCLCVQV111200100200XXCpFC11端开路后再接入Zx，回路重新谐振，由于L不变，则前后两次的总容量相等，则有：解：上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助22000066002.52.555500.1 10050210(253 10)15.9()100ComLomLLLXXXLXVVVQLLQQRRRQRRRRRRQRRLRRQ（C+Cx）两端电压 即电感两端电压，即：上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子

17、信息系目录目录帮助帮助23精品课件精品课件！上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助24精品课件精品课件！上一页上一页下一页下一页湖南理工学院物理与电子信息系湖南理工学院物理与电子信息系目录目录帮助帮助25小结小结串联谐振电路、串联谐振；串联谐振电路、串联谐振；谐振特性曲线，谐振特性曲线，Q Q值与选择性、通频带；值与选择性、通频带；相位特性曲线；相位特性曲线；串联回路与信号源的连接。串联回路与信号源的连接。下次课内容：下次课内容：并联谐振回路，串并联谐振回路，串/并联阻抗互换及并联阻抗互换及 抽头阻抗变换。抽头阻抗变换。第一章 通信电子电路基础