导图社区 高频第二章选频网络
这是一篇关于高频第二章选频网络的思维导图,包含正弦稳态分析、LC谐振回路、耦合回路、滤波器的其他形式等内容。
编辑于2021-10-08 20:01:19第二章 选频网络
正弦稳态分析
RLC向量
R
Zr=R,电压电流没有相位移动
L
Zl=jwL,电流滞后电压T/4
C
Zc=1/jwC,电压滞后电流T/4
阻抗
感抗
Xl=jωl=j2πfL
容抗
Xc=1/(jωC)=1/(j2πfC)
LC谐振回路
回路阻抗
串联Zs=R+jX
X=ωL-1/ωC
并联Zp=L/C(R+jX)
谐振条件
回路总电抗X=0
串联
X=ωL-1/ωC=0
并联
B=ωC-1/ωL=0
特性阻抗
ρ=Xl0=Xc0=ω0L=1/ω0C=√L/C
矩形系数
K0.1=2Δf0.1/2Δf0.7
广义失谐
回路失谐大小ξ
串联
并联
谐振特性
谐振阻抗
串联
Z=R+jX=R(呈纯电阻,且取大小值)
谐振电阻:R=R
并联
Y=CR/L=Gp=1/Rp(呈纯电导,且取最小值)
谐振电阻:Rp=L/CR=Qp·ωpL=Qp·1/ωpC
谐振电流
串联
I = Vs/R(达到最大)
并联
|Icp|=|ILp|=Qp|I|
电流谐振
谐振电压
串联
|Vc|=|Vl|=Q|Vs|
电压谐振
并联
V0=L/(CR)·Is(达到最大)
谐振频率
ω0=1/√LC
串联
ω<ω0:线路阻抗呈现容性
ω>ω0:线路阻抗呈现感性
并联
ω<ωp:线路阻抗呈现感性
ω>ωp:线路阻抗呈现容性
f0=1/2π√LC=2Δf0.7Q
品质因数
物理意义:谐振条件下,回路储存能量与消耗能量之比
串联
Q=ω0L/R=1/ω0CR=ρ/R=1/R·√L/C
并联
Qp=ωpL/R=1/ωpCR=ρ/R=1/R·√L/C
回路固有品质因数Qp=Rp/ωpL=Rp·ωpC
谐振曲线
N(f)
串联:电流比
并联:电压比
Q越小,通带越宽;Q越大,选择性越好,电路损耗越小
通频带
当回路端电压下降到最大值的1/√2时所对应的频率范围
B = 2Δω0.7 = ω0/Q
B = 2Δf0.7 = f0/Q
相频特性曲线
Q越大,相位特性曲线在ω0附近的变化越陡峭
理想情况下相频曲线为直线,表示对各频率的延时固定,保证信号不失真
有载Q值
串联
QL=ω0L/(R+Rs+RL):串联谐振回路适用于低内阻电源(理想电压源)
并联
:并联谐振电路适用于高内阻电源(理想电流源)
Rs:信号源内阻;RL:负载
QL<Q
串、并联阻抗的等效互换 与回路抽头时的阻抗变化
串、并联阻抗的等效互换
并联阻抗-->串联阻抗
串联阻抗-->并联阻抗
并联谐振回路的其他形式
Zp = (ωpL)^2/(R1+R2) = 1/(R1+R2)(ωpC)^2
谐振时的阻抗可以由两并联支路的电阻和任一支路的电抗决定
抽头式并联电路的阻抗变换
抽头目的
减小信号源内阻和负载对回路和影响
负载电阻和信号源内阻小时应采用串联方式
负载电阻和信号源内阻大时应采用并联方式
负载电阻信号源内阻不大不小采用部分接入方式
接入系数 p=部分接入电压/回路电压
电感抽头式并联谐振回路
可取从ab之间看进去任何一个并联支路来求谐振
谐振时,从回路的任意两点看进去,回路都呈纯电阻性
抽头低→高:Z提高1/p^2
抽头高→低:Z降低p^2
Zab/Zbd = p^2
p = L1/(L1+L2)
电容抽头式并联谐振回路
p = 1/n = C/C1 = C2/(C1+C2)
电流源的折合
I' = pI
Ri' = Ri/p^2
负载电容的折合
CL' = p^2CL
抽头低→高,等效电阻提高1/p^2,并联电阻增大,减小对Q值的影响
变压器
变压器阻抗变换
RL' = n^2·RL,n = N1/N2=U1/U2
耦合系数
耦合电感上的电压、电流关系
自感电压
互感电压
互感线圈的同名端
当两个电流分别从两个线圈的对应端子同时流入或流出,若所产生的磁通相互加强时,则这两个对应端子称为两互感线圈的同名端。
耦合回路
概述
耦合回路是由两个或两个以上的电路形成的一个网络,两个电路之间必须有公共阻抗存在,才能完成耦合作用。
双调谐回路
两个回路都对信号频率调谐
都为高Q电路
初级回路
接有激励信号源的回路
次级回路
与负载相接的回路
复耦合
公共阻抗由两种或两种以上的电路元件组成
耦合系数k
耦合回路的公共电抗(或电阻)绝对值与初、次级回路中同性质的电抗(或电阻)的几何中项之比,
反射阻抗/耦合阻抗
次级电流通过互感M的作用,在初级回路中感应的电动势对初级电流的影响,可用一个等效阻抗Zf1来表示
作用
当互感M很小时,反射阻抗也很小,次级回路对初级回路电流的影响极小,接近于次级回路不存在
当M=0时,反射阻抗为0,成为单回路情况
当Z22很大时,即使M相当大,反射阻抗仍很小,对初级回路影响也很微小
耦合振荡回路的频率特性
双峰间宽度
Δf1/f0 = k
k越大,双峰之间距离越远,谐振点处下凹越厉害
滤波器的其他形式
石英晶体滤波器
Q极大
工作频率稳定度极高、阻带衰减特性很陡峭、通带衰减很小的
压电效应
在石英晶体两个管脚加交变电场时,它将会产生一定频率的机械变形,这种机械振动会产生交变电场
压电振荡
通常,压电效应并不明显。但是,当交变电场的频率为某一特定值时,机械振动和交变电场的振幅骤然增大,产生共振
等效电路和振荡频率
不振动
平板电容C0
振动
振动的惯性为电感L0
晶片的弹性等效为电容C0
晶片的摩擦损耗等效为电阻rq
一般工作于串联谐振状态
陶瓷滤波器
表面声波滤波
选频:选出需要的频率分量并且滤除不需要的频率分量