本文是對一些關于LC電路的資料進行匯總所得,請你們辨證看待,其中有錯誤的地方請抨擊:
一、LC串并聯電路定性認識:
在LC電路中,感抗和容抗相等時對應的頻度值稱為諧振頻度,如右圖1所示。在接收廣播電視訊號或無線通訊訊號時,使接收電路的頻度與所選擇的廣播電視臺或無線電臺發射的訊號頻度相同就稱作調諧。
圖1感抗與容抗曲線
LC串聯諧振電路的特性:
LC串聯諧振電路是指將電感器和電容器串聯后產生的,且為諧振狀態(關系曲線具有相同的諧振點)的電路,如圖2所示。在串聯諧振電路中,當訊號接近特定的頻度時,電路中的電壓達到最大,這個頻度稱為諧振頻度。
圖2LC串聯諧振電路及電壓和頻度的關系曲線
不同頻度訊號通過LC串聯電路的條件如圖3所示。由圖可知,當輸入訊號經過LC串聯電路時,按照電感器和電容器的特點,訊號頻度越高電感的阻抗越大,而電容的阻抗則越小,阻抗大則對訊號的衰減大,頻度較高的訊號通過電感會衰減很大,而直流訊號則未能通過電容器。當輸入信弓的頻度等于LC諧振的頻度時,LC串聯電路的阻抗最小。此頻度的訊號很容易通過電容器和電感器輸出。此時LC串聯諧振電路起到選頻的作用。
圖3訊號流過LC串聯電路
LC并聯諧振電路的特性:
LC并聯諧振電路是指將電感器和電容器并聯后產生的,如圖4所示,在并聯諧振電路中,假如線圈中的電壓與電容中的電壓相等,則電路就達到了并聯諧振狀態。在該電路中,不僅LC并聯部份以外,其他部份的阻抗變化幾乎對能量消耗沒有影響。為此,這些電路的穩定性好,比串聯諧振電路應用得更多。
圖4LC并聯諧振電路及電壓和頻度的關系曲線
圖5所示為不同頻度的訊號通過LC并聯諧振電路時的狀態,當輸入訊號經過LC并聯諧振電路時,同樣按照電感器和電容器的阻抗特點,較高頻率的訊號則容易通過電容器抵達輸出端,較低頻率的訊號則容易通過電感器抵達輸出端。因為LC回路在諧振頻度fo處的阻抗最大,諧振頻度點的訊號不能通過LC并聯振蕩電路。
圖5訊號流過LC并聯電路
二、LC串并聯電路定量認識:
LC串聯選頻電路的幅頻特點、通頻帶和選擇性。
LC串聯諧振電路回路廣泛地用于超外差收音機的選頻電路之中,如輸入回路、變頻電路、中頻電路等。
上圖為一LC串聯諧振電路,其中R表示線圈L的耗損內阻。該電路的交流阻抗為:
,當回路發生諧振時,
故回路的諧振頻度為:
。該串聯電路諧振時的特征是,回路的阻抗最小且Z0=R;訊號電流一定時,回路的電壓最大且I0=Vs/R;電感或電容兩端的電流最大,且是訊號電流的Q倍。Q的定義為:
,Q叫回路的品質質數。
1、幅頻特點
LC串聯諧振電路的電壓:
為便捷起見,一般用電壓的相對比值(稱歸一化)來表示串聯回路電壓的幅頻特點:
借助上式可畫出右圖的幅頻特點曲線(即諧振曲線),從曲線看出:Q值愈大,曲線愈尖銳,回路的選擇性愈好。
2、通頻帶
在諧振頻度附近
,帶入
得:
滿足
(即0.707)的頻度覺得可以通過回路,通過回路的頻度范圍稱通頻帶,通頻帶的長度用B表示
由此可見:Q值越低,通頻帶越寬串聯和并聯的區別電壓區別,Q值越高,通頻帶越窄。
3、選擇性
回路的選擇性一般用諧振曲線的圓形系數Kr來表示,Kr定義為a增長到0.1時的頻寬B0.1與a增長到0.7時頻寬B0.7的比值
,R、L、C串聯回路的圓形系數為:
理想圓形系數Kr=1,而LC串聯回路諧振曲線圓形系數較大,因而選擇性較差。
LC并聯選頻電路
圖中R表示回路的等效耗損內阻。由圖可知,LC并聯諧振回路的等效阻抗為:
1、LC并聯諧振回路有如下特征:
2、LC并聯回路諧振頻度為:
3、LC并聯回路諧振時,回路的等效阻抗為純內阻,電阻最大:
訊號源電壓與振蕩回路中的環路電壓的關系:
上式表明:LC電路諧振時,西路電壓近似為總電壓的Q倍,一般,Q>>1,所以,諧振時LC并聯電路的回路電壓比輸入電壓大得多。也就是說,在諧振回路中外界的影響可以忽視。這個推論對于剖析LC正弦波振蕩電路是非常有用的。
4、LC并聯諧振回路的頻度響應
LC并聯回路具有選頻特點。在諧振頻度fo處,電路為純阻性(V與I無相差)電阻最大。在f<fo處,電路呈電感性。在f>fo處,電路呈電容性。
切勿誤會,此圖并不是LC并聯電路的幅頻特點曲線,只表示部份意思
Q越大,諧振時Zo越大,振幅特點曲線越尖銳,在f=fo附近相頻特點變化越快,選頻性能越好。對相同的Δφ而言,Q值越大,對應的Δf越小,因而頻度的穩定性越好。
LC并聯諧振回路
圖Z1005為一LC并聯諧振回路,其中R為線圈的耗損內阻。該回路的阻抗
該回路的諧振頻度為
f0=
并聯諧振回路的特征是,諧振時回路阻抗最大且為純內阻,即Z0=R0=
;諧振阻抗為感抗或容抗的Q倍,
即Z0=Qω0L=Q∕ω0C。
式中Q=
通常Q遠小于1。
當電壓一定時,電感或電容兩端的電流最大,若偏離諧振頻度,回路阻抗及電流將顯著減少。
1.回路電流的幅頻特點
在諧振頻度附近,ωL>>R,f+f0≈2f,式可整理成
Z=
回路電流
電流幅頻特點:
其表達式和特點曲線與串聯回路相同。
2.回路通頻帶和選擇性
由式可求出并聯回路的通頻帶
B=2Δf=
Q愈大,通頻帶愈窄;Q愈小,通頻帶愈寬。
與串聯回路選擇性剖析一致,并聯回路諧振曲線的圓形系數Kr=9.96,即選擇性也較差串聯和并聯的區別電壓區別,但這些電路結構簡單,調試便捷,常用于接收機的中頻放大電路之中。