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LC串联谐振电路主要特性

发布时间:2012/1/5 9:48:10 访问次数:5471

      LC串联谐振电路是LC谐振电路中的另一种谐振电路。
    图9-16所示是LC串联谐振电路。70MT100K 电路中的Rl是线圈Ll的直流电阻,也是这一LC串联谐振电路的阻尼电阻,电阻器是一个耗能元件,它在这里要消耗谐振信号的能量。Ll与Cl串联后再与信号源Us相并联,这里的信号源是一个恒压源。

                    
    在LC串联谐振电路中,电阻Rl昀阻值越小,对谐振信号的能量消耗越小,谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。当电路中的电感L1越大,存储的磁能也越多,在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。
    电路中,信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量相互转换,只是电容C1和电感Ll之间存在电能和磁能之间的相互转换。外加的输入信号只是补充由于电阻R1消耗电能而损耗的信号能量。
    LC串联谐振电路的谐振频率计算公式与并联谐振电路一样。
    1.LC串联谐振电路阻抗特性
    图9-17所示是LC串联谐振电路的阻抗特性曲线。

                    

    它的阻抗特性分析要将输入信号频率分成多种情况进行。
    (1)输入信号频率等于谐振频率fo情况分析。图9-18所示是输入信号频率等于谐振频率fo时阻抗特性曲线。当输入信号频率等于LC串联谐振电路的谐振频率fo时,电路发生串联谐振,串联谐振时电路的阻抗最小且为纯阻性(不为容性也不为感性),如图9-18所示,其值为R1(纯阻性)。

                     
    (2)输入信号频率高于谐振频率fo情况分析。图9-19所示是输入信号频率高于谐振频率fo时阻抗特性曲线,相当于一个电感(电感量大小不等于L1)。

                    
    当输入信号频率高于谐振频率时,LC串联谐振电路为感性。
    这一点可以这样理解,当输入信号频率低于谐振频率之后,由于频率降低,Cl的容抗增大,而Ll的感抗却减小,这样在串联电路中起主要作用的是电容Cl,所以在输入信亏频率低于谐振频率时,LC串联谐振电路等效于一个电容。
    (3)输入信号频率低于谐振频率fo情况分析。图9-20所示是输入信号频率低于谐振频率fo时阻抗特性曲线。当输入信号频率低于谐振频率时,LC串联谐振电路为容性,相当于一个电容(容量大小不等于Cl)。

                        

    2.品质因数Q
    图9-21所示是LC串联谐振电路阻抗与Q值之间关系的示意图。图中三条阻抗曲线中,Q1曲线的品质因数最大,Q2曲线其次,Q3曲线最小。Q值越大曲线越尖锐,谐振时的电路阻抗越小,流过串联谐振电路的信号电流越大。

                      
    LC串联谐振电路的频带特性与并联谐振电路是一样的,也是谐振电路的Q值越大,频带越窄,反之则越宽。
    LC串联谐振电路的Q值计算公式为

             
    从该公式中可以看出,Q值与L1成正比关系,而与C1和R1成反比关系。从上述公式中也可以看出,阻尼电阻R1大,Q值小。
    3.解说谐振时电流最大特性
    LC串联谐振电路中,当输入信号的频率等于电路的谐振频率fo时,电路发生串联谐振,此时电路的阻抗为最小,所以频率为fo的信号流过LC串联谐振的电流最大。此时的电路电流等于外加到LC串联谐振电路两端的信号电压除以电阻R1。
    4.解说电压谐振
    LC串联谐振电路发生谐振时,电容Cl上的信号电压等于电感Ll上的信号电压,且是加到LC串联谐振电路上信号电压的Q倍。Q为品质因数,Q-般为100左右。
    由此可见,在LC申联谐振电路发生谐振时,在电容Cl和电感Ll上的信号电压升高了许多倍。所以,LC串联谐振电路又称为电压谐振电路。


   

      LC串联谐振电路是LC谐振电路中的另一种谐振电路。
    图9-16所示是LC串联谐振电路。70MT100K 电路中的Rl是线圈Ll的直流电阻,也是这一LC串联谐振电路的阻尼电阻,电阻器是一个耗能元件,它在这里要消耗谐振信号的能量。Ll与Cl串联后再与信号源Us相并联,这里的信号源是一个恒压源。

                    
    在LC串联谐振电路中,电阻Rl昀阻值越小,对谐振信号的能量消耗越小,谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。当电路中的电感L1越大,存储的磁能也越多,在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。
    电路中,信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量相互转换,只是电容C1和电感Ll之间存在电能和磁能之间的相互转换。外加的输入信号只是补充由于电阻R1消耗电能而损耗的信号能量。
    LC串联谐振电路的谐振频率计算公式与并联谐振电路一样。
    1.LC串联谐振电路阻抗特性
    图9-17所示是LC串联谐振电路的阻抗特性曲线。

                    

    它的阻抗特性分析要将输入信号频率分成多种情况进行。
    (1)输入信号频率等于谐振频率fo情况分析。图9-18所示是输入信号频率等于谐振频率fo时阻抗特性曲线。当输入信号频率等于LC串联谐振电路的谐振频率fo时,电路发生串联谐振,串联谐振时电路的阻抗最小且为纯阻性(不为容性也不为感性),如图9-18所示,其值为R1(纯阻性)。

                     
    (2)输入信号频率高于谐振频率fo情况分析。图9-19所示是输入信号频率高于谐振频率fo时阻抗特性曲线,相当于一个电感(电感量大小不等于L1)。

                    
    当输入信号频率高于谐振频率时,LC串联谐振电路为感性。
    这一点可以这样理解,当输入信号频率低于谐振频率之后,由于频率降低,Cl的容抗增大,而Ll的感抗却减小,这样在串联电路中起主要作用的是电容Cl,所以在输入信亏频率低于谐振频率时,LC串联谐振电路等效于一个电容。
    (3)输入信号频率低于谐振频率fo情况分析。图9-20所示是输入信号频率低于谐振频率fo时阻抗特性曲线。当输入信号频率低于谐振频率时,LC串联谐振电路为容性,相当于一个电容(容量大小不等于Cl)。

                        

    2.品质因数Q
    图9-21所示是LC串联谐振电路阻抗与Q值之间关系的示意图。图中三条阻抗曲线中,Q1曲线的品质因数最大,Q2曲线其次,Q3曲线最小。Q值越大曲线越尖锐,谐振时的电路阻抗越小,流过串联谐振电路的信号电流越大。

                      
    LC串联谐振电路的频带特性与并联谐振电路是一样的,也是谐振电路的Q值越大,频带越窄,反之则越宽。
    LC串联谐振电路的Q值计算公式为

             
    从该公式中可以看出,Q值与L1成正比关系,而与C1和R1成反比关系。从上述公式中也可以看出,阻尼电阻R1大,Q值小。
    3.解说谐振时电流最大特性
    LC串联谐振电路中,当输入信号的频率等于电路的谐振频率fo时,电路发生串联谐振,此时电路的阻抗为最小,所以频率为fo的信号流过LC串联谐振的电流最大。此时的电路电流等于外加到LC串联谐振电路两端的信号电压除以电阻R1。
    4.解说电压谐振
    LC串联谐振电路发生谐振时,电容Cl上的信号电压等于电感Ll上的信号电压,且是加到LC串联谐振电路上信号电压的Q倍。Q为品质因数,Q-般为100左右。
    由此可见,在LC申联谐振电路发生谐振时,在电容Cl和电感Ll上的信号电压升高了许多倍。所以,LC串联谐振电路又称为电压谐振电路。


   

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