
根据电路中电感L和电容C的不同连接方式,有两种基本的LC谐振电路:LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。
在放大器电路和其他形式的信号处理电路中,广泛使用LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。下图显示了LC谐振电路的应用:
LC并联和串联谐振电路在应用中有很多变化,这是电路分析中的一个难点。
0lc自由谐振电路
下图显示了无LC谐振电路。L1是电感,C1是电容,L1和C1构成并联电路。
LC谐振的电磁转换过程
如下图所示,LC谐振电路的基本谐振过程如下:一开始电容C1中有电能,然后C1的电能将L1放电。这个过程就是将C1中的电能转化为线圈L1中的磁能的过程。当电容器C1放电时,所有的能量以磁能的形式储存在线圈L1中。
如下图所示,C1放电后,线圈L1中的磁能以线圈两端自感应电动势的形式再次给C1充电。这个充电过程就是线圈L1中的磁能在电容器C1中转化为电能的过程。
电容器C1充电后,电容器两端的电压再次使线圈放电,开始另一轮振荡和能量转换。
0lc并联谐振电路
下图显示了LC并联谐振电路。电路中的L1和C1构成LC并联谐振电路,R1是线圈L1的d C电阻,Is是交流信号源,是恒流源。恒流源是一种输出电流不随负载变化的电源。为方便讨论LC并联电路,线圈电阻R1可以忽略,简化电路如下图所示。
LC并联谐振电路的阻抗可以等效为一个电阻,电阻是一种特殊的电阻,其阻值随频率而变化。这种等价关系有助于理解电路的工作原理。
LC并联电路的一个重要特点:发生并联谐振时,电路的阻抗达到最大。
当输入频率高于谐振频率时,LC并联谐振电路相当于一个电容器。
输入信号频率等于谐振频率时的阻抗特性曲线:
输入信号频率高于谐振频率时的阻抗特性曲线:
输入信号频率低于谐振频率时的阻抗特性曲线:
LC并联谐振网络的电抗特性曲线:
LC并联谐振电路的频率特性曲线:
0LC串联谐振电路
LC串联谐振电路是另一种LC谐振电路。
下图显示了LC串联谐振电路。电路R1是线圈L1的DC电阻,也是这个LC串联谐振电路的阻尼电路。电阻是一个耗能元件,在这里消耗谐振信号的能量。它与C1串联,然后与信号源并联,其中信号源是恒压源。
在LC串联谐振电路中,电阻R1的阻值越小,谐振信号的能量消耗越小,谐振电路的质量越好,电路的Q值越高。电路中的电感L1越大,储存的磁能就越多。当电路损耗一定时,谐振电路的质量越好,电路的Q值越高。
在电路中,信号源和LC串联谐振电路之间没有相互的能量转换,但电容C1和电感L1之间有相互的能量转换,增加的输入信号只是补充了由于电阻R1消耗电能而损失的信号能量。
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原标题:LC谐振电路应用太难?其实这一步很关键。
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