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    干货 | LC谐振电路应用太难了？其实这一步至关重要

    2023-02-10 09:28:54 5086 0 0 电感 , 电容
    根据电路中电感器L和电容器C的连接方式不同，共有两种基本的LC谐振电路：LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。

    根据电路中电感器L和电容器C的连接方式不同，共有两种基本的LC谐振电路：LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。


    在放大器电路和其它形式的信号处理电路中，大量使用LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。下图是LC谐振电路的应用说明：

    图片

    LC并联、串联谐振电路在应用中的变化较多，是电路分析的一个难点。


    1、LC自由谐振电路


    下图所示是LC自由谐振电路。电路中的L1是电感器，C1是电容器，L1和C1构成一个并联电路。

    图片
    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是：设一开始电容C1中已有电能，这时C1的电能对L1放电，这一过程是C1中的电能转换成线圈L1中磁能的过程，电容C1放电结束时，能量全部以磁能的形式储存在线圈L1中。
    图片
    如下图所示，C1放电完毕后，线圈L1中的磁能又以线圈两端自感电动势产生电流的方式，对C1充电，这一充电过程是线圈L1中磁能转换成电容C1中电能的过程。
    图片

    电容C1充电完毕后，电容两端的电压再度对线圈进行放电，开始又一轮的振荡、能量转换过程。


    2、LC并联谐振电路


    下图所示是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的直流电阻，Is是交流信号源，这是一个恒流源。 所谓恒流源就是输出电流不随负载大小的变化而变化的电源。 为便于讨论LC并联电路，可忽略线圈电阻R1，简化后的电路如下图所示。

    图片

    LC并联谐振电路的阻抗可以等效成一个电阻，这是一个特殊电阻，它的阻值大小是随频率高低变化而变化的，这种等效可以方便对电路工作原理的理解。

    LC并联电路的一个重要特性：并联谐振时电路的阻抗达到最大。

    输入信号频率高于谐振频率后，LC并联谐振电路等效成一只电容。

    ① 输入信号频率等于谐振频率时阻抗特性曲线：
    图片
    ② 输入信号频率高于谐振频率时阻抗特性曲线：
    图片

    ③ 输入信号频率低于谐振频率时阻抗特性曲线：

    图片

    ④ LC并联谐振网络电抗特性曲线：
    图片

    ⑤ LC并联谐振电路电路的频率特性曲线：
    图片


    3、LC串联谐振电路


    LC串联谐振电路是LC谐振电路中另一种谐振电路。


    下图所示是LC串联谐振电路。电路中R1是线圈L1的直流电阻，也是这一LC串联谐振电路的阻尼电路，电阻器是一个耗能元件，它在这里要消耗谐振信号的能量。L1与C1串联后再与信号源相并联，这里的信号源是一个恒压源。
    图片

    在LC串联谐振电路中，电阻R1的阻值越小，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L1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。


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