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[仿真讨论] 元件对信号相位的改变

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    2020-9-2 15:06
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    [LV.1]初来乍到

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    发表于 2021-3-30 09:56 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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    首先要提醒,相位的概念是针对正弦信号而言的,直流信号、非周期变化信号等都没有相位的概念。+ }  A( T8 U; G/ R, K, X/ c) S
    / o* h8 l( O5 P
    1、电阻上的电压电流同相位% j) l7 d% F. C' m" A% g
    因为电阻上电压v(t)=R*i(t),若i(t)=sin(ωt+θ),则v(t)=R* sin(ωt+θ)。所以,电阻上电压与电流同相位。3 ^& x4 z+ }% v. V0 U) M
    0 i" S0 p/ p- `' U8 b' D
    2、电感上的电流落后电压90°相位* \: ^  x0 g+ O% a: Z# o" D
    因为电感上感应电压v(t)=L*di(t)/dt,若i(t)=sin(ωt+θ),则v(t)=L*cos(ωt+θ)。 所以,电感上电流落后感应电压90°相位,或者说感应电压超前电流90°相位。
    / o) L* Y& y% _/ ]9 J+ K  k$ G  Q  j9 P2 L, A: _
    直观理解:设想一个电感与电阻串联充磁。从充磁过程看,充磁电流的变化引起磁链的变化,而磁链的变化又产生感应电动势和感应电流。根据楞次定律,感应电流方向与充磁电流相反,延缓了充磁电流的变化,使得充磁电流相位落后于感应电压。
    7 |9 B3 W! G7 z9 Q" k$ }, L' f# F! d
    / Q( y# ~# e7 s+ P3、电容上的电流超前电压90°相位% I; T# j. @! s
    因为电容上电流i(t)=C*dv(t)/dt,若v(t)=sin(ωt+θ),则i(t)=L*cos(ωt+θ)。
    4 g2 F5 A$ k2 L3 L! h3 Q所以,电容上电流超前电压90°相位,或者说电压落后电流90°相位。3 t: d' `9 S/ L# f7 v  U  b

    0 x9 }( R) O- W" r, ]( C- w直观理解:设想一个电容与电阻串联充电。从充电过程看,总是先有流动电荷(即电流)的积累才有电容上的电压变化,即电流总是超前于电压,或者说电压总是落后于电流。
    - J+ y! ^6 E  z) o& [# [# x" s- h& B" R
    下面的积分方程能体现这种直观性:. J, M. |) N/ L3 \
    v(t)=(1/C)*∫i(t)*dt=(1/C)*∫dQ(t),即电荷变化的积累形成了电压,故dQ(t)相位超前v(t);而电荷积累的过程就是电流同步变化的过程,即i(t)与dQ(t)同相。因此i(t)相位超前于v(t)。6 N+ ]# @) }/ F

    ( t: v  i& J- u* `- O' A* N# ]6 P& N' M  J4 u
    元件相位差的应用) n( T6 t; s9 v& h) _2 S# d: W
    9 H9 Y6 p0 b% L% _; Y, B
    ——RC文氏桥、LC谐振过程的理解; h4 z) @3 [. T* d9 r
    无论RC文氏桥,还是LC的串联谐振、并联谐振,都是由电容或/和电感容元件的电压、电流相位差引起的,就像机械共振的节拍一样。
    & R. Q; g3 h4 [; F+ @; `; h* [0 h3 S& h, s) ^7 W! x: e
    当两个频率相同、相位相位的正弦波叠加时,叠加波的幅度达到最大值,这就是共振现象,在电路里称为谐振。! B( b; m! F3 @

    2 d" o  J, J/ z! V- R两个频率相同、相位相反的正弦波叠加,叠加波的幅度会降到最低,甚至为零。这就是减小或吸收振动的原理,如降噪设备。
    9 N$ r: y2 |! h1 t5 J" X4 r9 Z7 q6 U) W
    当一个系统中有多个频率信号混合时,如果有两个同频信号产生了共振,那么这个系统中其它振动频率的能量就被这两个同频、同相的信号所吸收,从而起到了对其它频率的过滤作用。这就是电路中谐振过滤的原理。
    ! _3 b7 Y& |5 }! R" m5 H- z6 Y
    3 N- U* V9 f1 J  W0 d谐振需要同时满足频率相同和相位相同两个条件。电路如何通过幅度-频率特性选择频率的方法以前在RC文氏桥中讲过,LC串并联的思路与RC相同,这里不再赘述。( Q" {+ z5 P; d  X
    , z% n5 R( |" ^

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    3#
    发表于 2021-4-7 18:16 | 只看该作者
    当一个系统中有多个频率信号混合时,如果有两个同频信号产生了共振,那么这个系统中其它振动频率的能量就被这两个同频、同相的信号所吸收,从而起到了对其它频率的过滤作用。# ]  K7 _7 l2 \3 Q
  • TA的每日心情
    开心
    2023-6-2 15:15
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    [LV.1]初来乍到

    4#
    发表于 2021-4-8 17:59 | 只看该作者
                                                       

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    5#
    发表于 2021-6-15 16:59 | 只看该作者
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