LC固有频率计算公式
Q=wL\R=2πfL\R(因为w=2πf)=1/wCR=1/2πfCR
1. LC并联谐振电路最常见的应用是构成选频电路或选频放大器;
2. LC串联谐振电路最主要用来构成吸收电路,用来构成在众多频率信号中将某一频率信号进行吸收,也就是进行衰减,将某一频率信号从众多频率中去掉;
3. LC并联谐振电路还可用来构成阻波电路,即从众多频率中阻止某一频率信号通过放大器或其他电路;
4. LC并联谐振电路还可以构成移相电路,用来对信号相位进行超前或滞逅移动。 a. 无论是LC 并联谐振还是LC 串联谐振电路,其频率的计算公式相同,谐振频率又称固有频率,或自然频率。f0=1/(2*pi*sqrt(L1*C1));
b. 品质因数Q 值——衡量LC 谐振电路振荡质量的重要参数。Q=(2*pi*f0*L1)/R1,R1为线圈L1的直流电阻,L1为谐振电路中电感;
① 频点分析:输入信号频率等于该电路谐振电路谐振频率时,LC 并联谐振电路发生谐振,此时谐振电路的阻抗达到最大,并且为纯阻性,Z0=Q*Q*R1,Q为品质因数,R1为线圈L1的直流电阻;
② 高频段分析:输入信号频率高于谐振频率f0时,LC 谐振电路处于失谐状态,电路阻抗下降;
③ 低频段分析:输入信号频率低于谐振电路f0时,LC 并联谐振电路也处于失谐状态,谐振电路的阻抗也要减小。
信号频率低于谐振频率时,LC 并联谐振电路的阻抗呈感性电路等效成一个电感(但不等于L1)。
1. 谐振定义:电路中L 、C 两组件之能量相等,当能量由电路中某一电抗组件释出时,且另一电抗组件必吸收相同之能量,即此两电抗组件间会产生一能量脉动。
2. 电路欲产生谐振,必须具备有电感器L 及电容器C 两组件。
3. 谐振时其所对应之频率为谐振频率(resonance),或称共振频率,以 f r 表示之。
4. 串联谐振电路之条件如图1所示:当Q=Q ⇒ I 2X L = I 2 X C 也就是
X L =XC 时,为R-L-C 串联电路产生谐振之条件。
图1 串联谐振电路图
5. 串联谐振电路之特性:
(1) 电路阻抗最小且为纯电阻。即 Z =R+jXL −jX C =R
(2)
电路电流为最大。即
(3) 电路功率因子为1。即
(4) 电路平均功率最大。即P=I2R
(5) 电路总虚功率为零。即Q L =QC ⇒Q T =QL −Q C =0
6. 串联谐振电路之频率:
(1) 公式:
(2) R - L -C 串联电路欲产生谐振时,可调整电源频率f 、电感器L 或电容器C
使其达到谐振频率f r ,而与电阻R 完全无关。
7. 串联谐振电路之质量因子:
(1) 定义:电感器或电容器在谐振时产生的电抗功率与电阻器消耗的平均功率
之比,称为谐振时之品质因子。
(2) 公式:
(3) 品质因子Q 值愈大表示电路对谐振时之响应愈佳。一般Q 值在10~100 之
间。
8. 串联谐振电路阻抗与频率之关系如图(2)所示:
(1) 电阻R 与频率无关,系一常数,故为一横线。
(2) 电感抗 X L =2 π fL ,与频率成正比,故为一斜线。
(3) 电容抗
(4) 阻抗Z = R+ j(XL −XC ) 与频率成反比,故为一曲线。
当 f = f r时, Z = R 为最小值,电路为电阻性。
当f > f r时, X L > X C ,电路为电感性。
当f < fr 时, X L < X C ,电路为电容性。
当f = 0 或f = ∞ 时, Z = ∞ ,电路为开路。
(5) 若将电源频率f 由小增大,则电路阻抗Z 的变化为先减后增。
9. 串联谐振电路之选择性如图(3)所示:
(1) 当 f = f r 时
, ,此频率称为谐振频率。
(2) 当 f = f1 或 f 2时
,
半功率频率。 ,此频率称为旁带频率、截止频率或
(3)
串联谐振电路之选择性:电路电流最大值变动至 倍电流最大值时,其
所对应的两旁带频率间之范围,即为该电路之选择性,通常称为频带宽度或波宽,以BW 表示。
公式:
(4) 当 f = f1 或 f 2 时,其电路功率为最大功率之半,故截止频率又称为半功率频率。 公式:
(5) f 2> f r 称为上限截止频率, f 1
公式:
(6) 若将电源频率f 由小增大,则电路电流I 的变化为先增后减,而质量因子Q 值越大,其曲线越尖锐,即频带宽度越窄,响应越好,选择性越佳。
(7) 当频带宽度BW 很宽,表示质量因子Q 值很低;若Q <10 时,上列公式不 适用,此时谐振频率为 。
图2
图3