按照在電路中電感器L和電容C的聯(lián)接形式不同,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,是電路中剖析的一個(gè)難點(diǎn),只有把握LC并聯(lián)、串聯(lián)電路的阻抗特點(diǎn)等基本概念,能夠正確便捷地理解富含LC并聯(lián)、串聯(lián)諧振電路的各類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上去比較困難,我們可以借助鐘擺的左右運(yùn)動(dòng)來說明。
當(dāng)給鐘擺一個(gè)初始運(yùn)動(dòng)能量后,都會(huì)左右擺動(dòng)上去,假若不給鐘擺電力或則機(jī)械力,鐘擺都會(huì)在擺動(dòng)的過程中,擺動(dòng)幅度越來越小,最后漸漸停出來。這和LC諧振電路一樣,當(dāng)給一個(gè)初始能量,電路都會(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,振蕩將逐步衰減至零。
LC諧振電路的基本諧振過程1(電--磁的轉(zhuǎn)換過程)
假定一開始電容C1上早已充有電能,之后電容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),能量全部以磁能的方式成存放在線圈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放完電以后,線圈中的磁能又以線圈兩端形成自感電動(dòng)勢以電壓的方式,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充完電以后,電容C1兩端的電流再次對(duì)線圈L1放電,又開始新一輪的振蕩、能量轉(zhuǎn)換過程。
假如電路中的電感L1和電容C1不存在能量耗損,則振蕩回路的振蕩電壓將是等幅的,為正弦波。仍然振蕩下去。
但線圈L1存在著直流內(nèi)阻,存在電能的耗損,電容C1也存在耗損,這就造成諧振回路的電壓不是等幅的,而是漸漸衰減的過程。
在LC諧振電路中,振蕩過程中的諧振頻度為f。,改變L1和C1的容量值,能夠改變振蕩的頻度f。,無論LC是并聯(lián)諧振電路還是LC串聯(lián)諧振電路,其諧振頻度的估算公式是相同的。
LC并聯(lián)諧振電路的阻抗特點(diǎn)

LC并聯(lián)諧振電路的阻抗可以等效成一個(gè)內(nèi)阻,這是一個(gè)特殊內(nèi)阻,它的電阻大小是隨頻度高低變化而變化的。這些等效可以便捷對(duì)電路的工作原理的理解。
從下邊的LC并聯(lián)諧振電路的阻抗特點(diǎn)曲線。X軸方向?yàn)長C并聯(lián)電路的輸入訊號(hào)頻度,y軸方向?yàn)樵撾娐返淖杩埂挠覉D中可以看出,這一阻抗特點(diǎn)諧振頻度f。為中心軸,左右對(duì)稱。
對(duì)于LC并聯(lián)諧振電路的阻抗剖析
1、輸入訊號(hào)頻度等于諧振頻度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)電阻很大的內(nèi)阻。
2、當(dāng)輸入訊號(hào)的頻度低于諧振頻度f。后,LC諧振電路處于失諧狀態(tài),電路的阻抗增長(比電路諧振時(shí)的阻抗有所減弱),但是訊號(hào)頻度越是低于諧振頻度,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)輸入訊號(hào)頻度低于諧振頻度后,LC并聯(lián)諧振電路可以等效成一只電容,可以如此去理解:在LC并聯(lián)諧振電路中,當(dāng)輸入訊號(hào)頻度下降后,電容C1的容抗在減少,而電感L1的感抗在減小,容抗和感抗是并聯(lián)的,按照并聯(lián)特點(diǎn),并聯(lián)電路起到主要作用的是阻抗小的一個(gè),所以當(dāng)輸入訊號(hào)頻度低于諧振頻度以后,這一并聯(lián)諧振電路中的電容C1的容抗小電感器串聯(lián)和并聯(lián)公式,起到主要作用,整個(gè)電路相當(dāng)于一個(gè)電容。
3、輸入訊號(hào)頻度高于諧振頻度f。后,LC并聯(lián)諧振電路也處于失諧狀態(tài)電感器串聯(lián)和并聯(lián)公式,諧振電路的阻抗也減少,并且是訊號(hào)頻度越高于諧振頻度,電路的阻抗越小。當(dāng)訊號(hào)頻度高于諧振頻度時(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:因?yàn)橛嵦?hào)頻度低,電感L1的感抗減少,而電容C1的容抗減小,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)電路總電壓最小
在輸入訊號(hào)的頻度等于電路的諧振頻度f。時(shí),電路發(fā)生并聯(lián)諧振,此時(shí)電路的阻抗為最大,所以頻度為f。的訊號(hào)流過LC并聯(lián)諧振電路的電壓最小。
在LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時(shí),因?yàn)榱鬟^電容C1上的訊號(hào)電壓與流過電感L1上的訊號(hào)電壓相位相反,所以這兩個(gè)訊號(hào)電壓之和為零,電容C1中的電壓和電感L1中的電壓不流過訊號(hào)源電路。
