大家好,我是电器电!这篇文章首先来讲一下LC并联谐振电路的频率响应,先来看一下理想状态下的频率响应如图所示
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从1图可以看出电路结构为理想的L和C并联后串入电阻R1,在电路前端加入电压V,我们来看一下LC并联后两端电压Ⅴo与V的关系。LC并联公式为
jωL//1/jωC=jωL×1/jωC/(jωL+1/jωC)
=L/C×jωC/(1-ω^2LC)=jωL/(1-ω^2LC)①
电容并联后输出电压
Vo=jωL∥1/jωC/(R1+jωL∥1/jωC) × Ⅴ
=〔jωL/(R1-ω^2R1LC+jωL)〕Ⅹ Ⅴ
=1/(jωR1C-jR1/ωL+1) x Ⅴ②
如果让②式虚部为0则
ωR1C=R1/ωL →【我爱线报网】ω=1/√LC→ω0=1/√LC
ω0称为谐振频率。ω0对应的f0=1/2π√LC。
从②式我们可以看出ω0时,也就是虚部为0时Ⅴo=V这时称之为LC并联电路发生了谐振。在电路发生谐振时,电路总电流I为0,LC并联电路两端之间相当于开路。前面也讲过串联谐振电路发生谐振时LC之间相当于短路。
总电流I为0,那么电感和电容上的分电流是否是0呢?答案是否定的!它们是两个大小相等方向相反的电流,具体是多大呢?我们可以看一下1图,L和C两端电压是Vo那么电容上的电流应是ⅤO/容抗,电感上的电流是ⅤO/感抗。
电感释放能量时电容吸收能量,电容释放能量时电感吸收能量。两者电流相等流向相反在内部互相抵消所以与外部的电【我爱线报网】流无关。如果把LC并联电路看成阻抗的话那么它的阻抗为∞。如果不发生并联谐振那么阻抗是一个有限值。
我们也可以把Lc并联谐振电路用于共射放大电路中,用它来代替RC,因为
Au=-β(Rc∥RL)/rbe③
如果代替后,那么这时候根据③式就会获得很高的增益。
上面所讲电路都是理想状态下的LC并联电路,实际上的电路L不可能是纯电感。因为电感是由导线绕制而成。是导线就一定会有电阻,所以实际电路如图所示
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LC网络的导纳=jωC+1/(R+jωL)=
R/[R^2+(ωL)^2]+j[ωC-ωL/(R^2+ωL^2)]③
令③式虚部为0可得
ω0=1/√1+(R/ω0L)^2 × 1/√LC④
=1/√1+1/Q^2 ×【我爱线报网】 1/√LC⑤
④式中1/√LC为理想电感器时的值。前面的值为考虑电感损耗所加的系数。如果把ω0L/R用Q来表示那么式子变为⑤式,如果Q>>1时ω0=1/√LC⑥,LC并联网络的品质因数
Q=ω0L/R⑦从⑦式可看出ω0L是电感器中电感效应所对应的感抗,R是电感器中电阻效应所对应的阻抗通过⑦式可看出品质因数Q是描述电感器性能的。这里是不考虑电容效应时。理想电感器R为0,Q为∞。绕电感器时要用电阻率低的材质绕,并且用导电性能好的粗线绕制,R值就小品质因数就高,用电阻率高的细线绕制R值就大品质因数就低。所以好的电感器,让它的R值尽量的小这时品质因数就高把电感的性能突出来。
把⑥式代入⑦式可得
ω0=1/R【我爱线报网】√L/C
为了更好地了解频率和Ⅴo品质因数的关系可以画出谐振频率曲线如图示
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从图中可看到横坐标为频率,纵坐标为Vo,LC并联电路在f0时发生并联谐振。同频率的信号Q值大Ⅴo就大,输出到后面放大器的效果就越好,但Vo电压不会超过输入电压Ⅴ,Q值越小Vo越小,输出到后面放大器效果差一些。如果偏离f0下降速度很快。
除了这个特性,从图中还可看出选频特性,上面1的图形比较尖锐,说明它的选频特性好比较灵敏。例如老式收音机如果某一频率为中央人民广播电台,只有调到这一频率的刻度才能接收到中央台的节目。没调到和调过了都不会收到节目,这时它的选择性就好。
下面2的图形比较圆钝,同样是中央台,还没调到中央台所对应频率的【我爱线报网】刻度就收到了中央台的节目调过了一些也会收到中央台的节目,这时我们认为灵敏度不高,选择性差。
需要知道的是:不是灵敏度高就好,也不是灵敏度低的就好。一句话合适就好。
最后我们再来看一下并联谐振电路的谐振阻抗
|Z0|=1/丨Y0丨=R^2+(ω0L)^2 / R
=R+Q^2R≈Q^2R=QXL=QXc
最后非常感谢大家的收看!
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