LC谐振电路你都了解吗?

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根据在电路中电感器L和电容C的连接方式不同,可以有两种LC谐振电路,LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。

LC并联、串联谐振电路在应用中的变化较多,是电路中分析的一个难点,只有掌握LC并联、串联电路的阻抗特性等基本概念,才能正确方便地理解含有LC并联、串联谐振电路的各种不同电路的工作原理。

LC谐振的工作过程

LC振荡电路中,电路中的L1电感,C1是电容,这样L1和C1就构成了并联谐振电路。LC谐振的工作过程理解起来比较困难,我们可以利用钟摆的左右运动来说明。

当给钟摆一个初始运动能量后,就会左右摆动起来,如果不给钟摆电力或者机械力,钟摆就会在摆动的过程中,摆动幅度越来越小,最后逐渐停下来。这和LC谐振电路一样,当给一个初始能量,电路就会发生谐振,这一谐振的过程就跟钟摆一样在没有动力的支持下,振荡将逐渐衰减至零。

LC谐振电路的基本谐振过程1(电--磁的转换过程)

LC谐振电路的基本谐振过程1(电--磁的转换过程)

假设一开始电容C1上已经充有电能,然后电容C1中的电能对线圈L1放电,这时电容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成储存在线圈L1中。

LC谐振电路的基本谐振过程2(磁--电的转换过程)

LC谐振电路的基本谐振过程2(磁--电的转换过程)

在电容C1放完电之后,线圈中的磁能又以线圈两端产生自感电动势以电流的形式,开始对电容C1进行充电,这一充电过程是线圈L1中磁能转换成电容C1中的能量。

电容C1中的能量

电容C1充完电之后,电容C1两端的电压再度对线圈L1放电,又开始新一轮的振荡、能量转换过程。

如果电路中的电感L1和电容C1不存在能量损耗,则振荡回路的振荡电流将是等幅的,为正弦波。一直振荡下去。

振荡过程

但线圈L1存在着直流电阻,存在电能的损耗,电容C1也存在损耗,这就导致谐振回路的电流不是等幅的,而是逐渐衰减的过程。

衰减过程

在LC谐振电路中,振荡过程中的谐振频率为f。,改变L1和C1的容量值,就能改变振荡的频率f。,无论LC是并联谐振电路还是LC串联谐振电路,其谐振频率的计算公式是相同的。

LC谐振电路

LC并联谐振电路的阻抗特性

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的工作原理的理解。

从下面的LC并联谐振电路的阻抗特性曲线。X轴方向为LC并联电路的输入信号频率,y轴方向为该电路的阻抗。从下图中可以看出,这一阻抗特性谐振频率f。为中心轴,左右对称。

LC并联谐振电路的阻抗特性曲线

对于LC并联谐振电路的阻抗分析

1、 输入信号频率等于谐振频率f。时,LC并联电路发生谐振,此时谐振的电路的阻抗达到最大,并为纯阻性,即相当于一个阻值很大的电阻。

2、 当输入信号的频率高于谐振频率f。后,LC谐振电路处于失谐状态,电路的阻抗下降(比电路谐振时的阻抗有所减小),而且信号频率越是高于谐振频率,LC并联谐振电路的阻抗越小,此时电路阻抗呈现容性。当输入信号频率高于谐振频率后,LC并联谐振电路可以等效成一只电容,可以这么去理解:在LC并联谐振电路中,当输入信号频率升高后,电容C1的容抗在减小,而电感L1的感抗在增大,容抗和感抗是并联的,根据并联特性,并联电路起到主要作用的是阻抗小的一个,所以当输入信号频率高于谐振频率之后,这一并联谐振电路中的电容C1的容抗小,起到主要作用,整个电路相当于一个电容。

3、 输入信号频率低于谐振频率f。后,LC并联谐振电路也处于失谐状态,谐振电路的阻抗也减小,而且是信号频率越低于谐振频率,电路的阻抗越小。当信号频率低于谐振频率时,LC并联谐振电路的阻抗呈现感性,电路等效成一只电感,可以这样理解:由于信号频率低,电感L1的感抗减小,而电容C1的容抗增大,感抗和容抗是并联的,L1和C1并联后电路中起到主要作用的是电感而不是电容,所以这时LC并联谐振电路等效成一只电感。

LC并联谐振电路谐振时电路总电流最小

在输入信号的频率等于电路的谐振频率f。时,电路发生并联谐振,此时电路的阻抗为最大,所以频率为f。的信号流过LC并联谐振电路的电流最小。

在LC并联谐振电路发生谐振时,由于流过电容C1上的信号电流与流过电感L1上的信号电流相位相反,所以这两个信号电流之和为零,电容C1中的电流和电感L1中的电流不流过信号源电路。

文章转载自:电子魅力

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