LC電路是各種電子設(shè)備中的基本電子元件，特別是無線電設(shè)備中使用的調(diào)諧器、檢波器、濾波器和振蕩器等電路。 在學(xué)習(xí)之前，我們先來準(zhǔn)備一下電感和電容的原理。
電容器是儲存電荷的容器。 最基本的結(jié)構(gòu)是如右圖所示的平板電容器。 電場能量儲存在電容器上。
電感呢？ 正是由于電磁感應(yīng)效應(yīng)，感應(yīng)磁場能量儲存在線圈中。
這很有趣。 當(dāng)我們把這兩種成分放在一起，電場能和磁場能相遇，會形成什么療效呢？
LC電路上的電場能和磁場能不實(shí)，開始相互轉(zhuǎn)化。 隨著電荷的流動，電容上的電場能一會兒轉(zhuǎn)化為線圈上的磁場能，一會兒線圈上的磁場能轉(zhuǎn)化為電容。 上面的電場能量被釋放并相互減去，玩起來很開心。 當(dāng)磁場能量與電場能量達(dá)到平衡時，場能量與磁場能量之和始終保持恒定，電源不需要通過電容或電感來回轉(zhuǎn)換能量。 又由于LC電路中不可能存在完全理想、無損耗的電感和電容，所以電磁能量會在LC諧振電路中發(fā)生衰減和振蕩。 該阻尼值是內(nèi)阻上消耗的電磁能量。 因此，在LC諧振電路中，電源只需要提供內(nèi)阻所消耗的能量即可。
是不是超級簡單易懂？ 言歸正傳，讓我們回到LC諧振回路的本質(zhì)。 根據(jù)電感和電容的連接形式，LC電路可分為LC并聯(lián)諧振電路和LC串聯(lián)諧振電路。
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串聯(lián)諧振電路
我們先來看LC串聯(lián)諧振電路。 電感和電容串聯(lián)電容器串聯(lián)和并聯(lián)特點(diǎn)，如右圖所示。 電容和電感兩端的電流之和是開路端的總電流之和v=vL+vC。 LC 電路的+Ve 端子中的電壓等于電感器(L) 和電容器(C) 兩端的電壓i=iL=iC。
電感的感抗與頻率成反比，電容的容抗與頻率成正比。 因此，當(dāng)頻率f減小時，電感器的感抗XL減小，電容器的容抗XC增大。
當(dāng)頻率f達(dá)到一定值時，LC串聯(lián)電路的感抗和容抗相等，形成諧振。
所以我們回到串聯(lián)諧振回路的阻抗 Z。 看看有多少 Z 處于共振狀態(tài)。
當(dāng)電路工作在諧振頻率f0時，根據(jù)前面f0的公式，可帶入阻抗Z，可得Z=0。 也就是說，在LC串聯(lián)諧振電路中，感抗和容抗相互抵消，向外出現(xiàn)漏電特性，電路中的電壓最大。 為此，串聯(lián) LC 電路在與負(fù)載串聯(lián)耦合時，將充當(dāng)在諧振頻率下具有零阻抗的帶通檢測器。
當(dāng)頻率高于諧振頻率f0時，XC遠(yuǎn)小于XL電容器串聯(lián)和并聯(lián)特點(diǎn)，電路呈容性； 當(dāng)工作頻率低于諧振頻率f0時，XL遠(yuǎn)小于XC，電路呈感性。 當(dāng)工作頻率等于諧振頻率f0時，電壓最大，只有電路的內(nèi)阻在工作。
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并聯(lián)諧振電路
再來看看LC諧振電路的另一種方式——并聯(lián)諧振電路。 在并聯(lián) LC 電路中，電感器和電容器均并聯(lián)連接，如圖所示。
LC并聯(lián)電路電感和電容兩端的電流相同v=vL=vC。 流過LC并聯(lián)電路的總電壓等于流過電感的電壓和流過電容的電壓之和I=IL+IC。
在諧振條件下，當(dāng)感抗 (XL) 等于容抗 (XC) 時，無功通路電壓相等且方向相反。 因此，它們相互抵消，使電路中的電壓最小化，并且在這些狀態(tài)下總阻抗最大化。 LC并聯(lián)諧振電路的諧振頻率如下：
讓我們看一下諧振時的電路阻抗 Z。
將諧振頻率f0帶入阻抗公式可得，阻抗無窮大，電路處于開路狀態(tài)。 因此，并聯(lián) LC 電路在與負(fù)載串聯(lián)時，將充當(dāng)在諧振頻率下具有無限阻抗的帶阻混頻器。 與負(fù)載并聯(lián)連接的并聯(lián) LC 電路將充當(dāng)帶阻混頻器。
當(dāng)頻率高于諧振頻率f0時，XL遠(yuǎn)小于XC，電路呈感性； 當(dāng)工作頻率低于諧振頻率f0時，XC遠(yuǎn)小于XL，電路呈容性。當(dāng)工作頻率等于諧振頻率f0時，電壓最小，阻抗最大