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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。
    " V% Z. P) X7 \9 m4 |4 m+ t7 N# n' X% X* l' f2 C- g! |
    1、电阻上的电压电流同相位9 ~0 T$ k1 j- D4 {% q" E
    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。
    0 {0 w9 x- E+ U  m' A9 w- U6 G: J  @+ L% d$ L+ n2 s  i
    2、电感上的电流落后电压90°相位
    $ J& e1 S. k( m3 s/ {9 j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。
    + x% F4 d0 L9 l" u: |  P1 ], J% Q6 y6 F! a2 G- y8 S7 E$ d/ g
    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。
    + w9 X. q- n4 w, W2 C) {/ S: }/ I3 X1 M! J0 M# G7 M; {" C
    3、电容上的电流超前电压90°相位
    ( C" \1 d* q$ T. [# |* T6 ]. S7 h7 g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)。3 K  h& {5 @+ A. M
    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。' i+ G, ^/ J, ^
    3 \' x* t8 L5 Q# m3 Z$ q: D0 P
    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。
    % l2 O2 }) m; ^, W& @# x4 d2 l" E9 [+ b1 U9 n* G% J0 g1 }8 W2 c
    下面的积分方程能体现这种直观性:, a. d2 `1 U4 ^# K. G  Y" l# \
    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)。- D1 m0 K# R) q  _; o8 W
    ! _) {: T" {6 p7 T, b, U: L6 V

    & S6 U7 N) p3 O元件相位差的应用# J8 u, z4 i5 @/ I$ W) ~, Y. |
    ; e2 d7 R0 P- c0 l( S2 Q
    ——RC文氏桥、LC谐振过程的理解
    0 v1 l5 S. s- T. Y1 M9 O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。
    , ]' A9 s, j% F. ]
    & F0 S$ T" s) p: v! H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。  R9 t7 O1 }+ L

    1 l) K8 ]; M3 j' p) C1 l" N! s9 H, L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。8 r; E6 f/ C) {* c# T& U" \9 C# Y, a
    2 j/ c  e0 |' _( v" V) ~7 d
    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。1 p9 q/ a) O1 {. x. x

    / D+ B/ W7 K2 B1 U8 |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。
    % T/ U6 {7 r! |9 y6 f  K0 E' j; G' t6 s2 r4 g# V/ I

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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。, s3 q3 R: c7 u2 m1 {
  • 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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    发表于 2021-6-15 16:59 | 只看该作者
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