LC諧振電路你知道多少?
發(fā)布時(shí)間:2020-03-26 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】LC并聯(lián)、串聯(lián)諧振電路在應(yīng)用中的變化較多,是電路中分析的一個(gè)難點(diǎn),只有掌握LC并聯(lián)、串聯(lián)電路的阻抗特性等基本概念,才能正確方便地理解含有LC并聯(lián)、串聯(lián)諧振電路的各種不同電路的工作原理。
根據(jù)在電路中電感器L和電容C的連接方式不同,可以有兩種LC諧振電路,LC并聯(lián)諧振電路和LC串聯(lián)諧振電路。
LC并聯(lián)、串聯(lián)諧振電路在應(yīng)用中的變化較多,是電路中分析的一個(gè)難點(diǎn),只有掌握LC并聯(lián)、串聯(lián)電路的阻抗特性等基本概念,才能正確方便地理解含有LC并聯(lián)、串聯(lián)諧振電路的各種不同電路的工作原理。
LC諧振的工作過程
LC振蕩電路中,電路中的L1電感,C1是電容,這樣L1和C1就構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路。LC諧振的工作過程理解起來比較困難,我們可以利用鐘擺的左右運(yùn)動(dòng)來說明。
當(dāng)給鐘擺一個(gè)初始運(yùn)動(dòng)能量后,就會(huì)左右擺動(dòng)起來,如果不給鐘擺電力或者機(jī)械力,鐘擺就會(huì)在擺動(dòng)的過程中,擺動(dòng)幅度越來越小,最后逐漸停下來。這和LC諧振電路一樣,當(dāng)給一個(gè)初始能量,電路就會(huì)發(fā)生諧振,這一諧振的過程就跟鐘擺一樣在沒有動(dòng)力的支持下,振蕩將逐漸衰減至零。
LC諧振電路的基本諧振過程1(電--磁的轉(zhuǎn)換過程)
假設(shè)一開始電容C1上已經(jīng)充有電能,然后電容C1中的電能對(duì)線圈L1放電,這時(shí)電容C1中的電能轉(zhuǎn)換成線圈L1中磁能的過程,電容C1放電結(jié)束時(shí),能量全部以磁能的形式成儲(chǔ)存在線圈L1中。
LC諧振電路的基本諧振過程2(磁--電的轉(zhuǎn)換過程)
在電容C1放完電之后,線圈中的磁能又以線圈兩端產(chǎn)生自感電動(dòng)勢(shì)以電流的形式,開始對(duì)電容C1進(jìn)行充電,這一充電過程是線圈L1中磁能轉(zhuǎn)換成電容C1中的能量。
電容C1充完電之后,電容C1兩端的電壓再度對(duì)線圈L1放電,又開始新一輪的振蕩、能量轉(zhuǎn)換過程。
如果電路中的電感L1和電容C1不存在能量損耗,則振蕩回路的振蕩電流將是等幅的,為正弦波。一直振蕩下去。
但線圈L1存在著直流電阻,存在電能的損耗,電容C1也存在損耗,這就導(dǎo)致諧振回路的電流不是等幅的,而是逐漸衰減的過程。
在LC諧振電路中,振蕩過程中的諧振頻率為f。,改變L1和C1的容量值,就能改變振蕩的頻率f。,無論LC是并聯(lián)諧振電路還是LC串聯(lián)諧振電路,其諧振頻率的計(jì)算公式是相同的。
LC并聯(lián)諧振電路的阻抗特性
LC并聯(lián)諧振電路的阻抗可以等效成一個(gè)電阻,這是一個(gè)特殊電阻,它的阻值大小是隨頻率高低變化而變化的。這種等效可以方便對(duì)電路的工作原理的理解。
從下面的LC并聯(lián)諧振電路的阻抗特性曲線。X軸方向?yàn)長(zhǎng)C并聯(lián)電路的輸入信號(hào)頻率,y軸方向?yàn)樵撾娐返淖杩埂南聢D中可以看出,這一阻抗特性諧振頻率f。為中心軸,左右對(duì)稱。
對(duì)于LC并聯(lián)諧振電路的阻抗分析
1、 輸入信號(hào)頻率等于諧振頻率f。時(shí),LC并聯(lián)電路發(fā)生諧振,此時(shí)諧振的電路的阻抗達(dá)到最大,并為純阻性,即相當(dāng)于一個(gè)阻值很大的電阻。
2、 當(dāng)輸入信號(hào)的頻率高于諧振頻率f。后,LC諧振電路處于失諧狀態(tài),電路的阻抗下降(比電路諧振時(shí)的阻抗有所減?。?,而且信號(hào)頻率越是高于諧振頻率,LC并聯(lián)諧振電路的阻抗越小,此時(shí)電路阻抗呈現(xiàn)容性。當(dāng)輸入信號(hào)頻率高于諧振頻率后,LC并聯(lián)諧振電路可以等效成一只電容,可以這么去理解:在LC并聯(lián)諧振電路中,當(dāng)輸入信號(hào)頻率升高后,電容C1的容抗在減小,而電感L1的感抗在增大,容抗和感抗是并聯(lián)的,根據(jù)并聯(lián)特性,并聯(lián)電路起到主要作用的是阻抗小的一個(gè),所以當(dāng)輸入信號(hào)頻率高于諧振頻率之后,這一并聯(lián)諧振電路中的電容C1的容抗小,起到主要作用,整個(gè)電路相當(dāng)于一個(gè)電容。
3、 輸入信號(hào)頻率低于諧振頻率f。后,LC并聯(lián)諧振電路也處于失諧狀態(tài),諧振電路的阻抗也減小,而且是信號(hào)頻率越低于諧振頻率,電路的阻抗越小。當(dāng)信號(hào)頻率低于諧振頻率時(shí),LC并聯(lián)諧振電路的阻抗呈現(xiàn)感性,電路等效成一只電感,可以這樣理解:由于信號(hào)頻率低,電感L1的感抗減小,而電容C1的容抗增大,感抗和容抗是并聯(lián)的,L1和C1并聯(lián)后電路中起到主要作用的是電感而不是電容,所以這時(shí)LC并聯(lián)諧振電路等效成一只電感。
LC并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)電路總電流最小
在輸入信號(hào)的頻率等于電路的諧振頻率f。時(shí),電路發(fā)生并聯(lián)諧振,此時(shí)電路的阻抗為最大,所以頻率為f。的信號(hào)流過LC并聯(lián)諧振電路的電流最小。
在LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí),由于流過電容C1上的信號(hào)電流與流過電感L1上的信號(hào)電流相位相反,所以這兩個(gè)信號(hào)電流之和為零,電容C1中的電流和電感L1中的電流不流過信號(hào)源電路。
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