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什么是LC的諧振電路?LC諧振電路的作用有哪些

冬至子 ? 來源:射頻美學 ? 作者:RF Technologies ? 2022-11-12 15:32 ? 次閱讀

01 什么是LC的諧振電路

LC電路是指電感L和電容C構成的電路,主要有LC串聯諧振電路和LC并聯諧振電路。在放大器電路和其他形式的信號處理過程中,大量使用LC串聯諧振電路和LC并聯諧振電路。

02 LC諧振電路的作用

選頻電路:構成選頻電路,用來在眾多頻率信號中選擇出需要的頻率信號進行放大,這種電路在收音機、電視機及正弦波振蕩器電路中經常用到。

吸收電路:構成吸收電路,用來在眾多頻率中將某一頻率信號進行吸收,或者進行衰減,去掉。

阻波電路:構成阻波電路,將眾多頻率的信號中阻止某一頻率信號通過放大器或其他電路

移相電路:利用LC并聯電路構成的移相電路,對信號進行移相。

03 LC諧振的等效理解方法

如下圖所示是一個簡單的LC自由諧振電路,電路中L1是電感器,C1是電容器

圖片

圖3.1 LC的自由諧振電路

LC電路的諧振過程看不見、摸不著,理解起來也相當不便,為此我們可以采用鐘擺的左右擺動來進行模擬。鐘擺示意圖可以參考如下圖:

圖片

圖3.2 鐘擺示意圖

說明:在給鐘擺一個初始能量之后,擺就會左右擺動起來。如果不給鐘擺持續的力量,鐘擺將由于外界摩擦,鐘擺會在擺動過程中振幅越來越小,最后停止。就像LC電路一樣,若給LC自由諧振電路一個初始能量,該電路便會發生自由諧振,這一自由諧振如果沒有持續外界供給能量,振蕩將逐漸衰減到0。

04 LC諧振電路的電-磁和磁-電轉換過程

先看電-磁轉換過程,假設一開始給電容C1充電,C1中存儲了電能,然后C1的電能對線圈L1進行放電,在這一過程中,電容C1中的電能轉換成線圈L1中的磁能,如果電容C1放電結束時,能量全部以磁能的形式存儲在線圈L1中。

圖片

圖4.1 LC諧振電路的電-磁轉換過程

再看磁-電轉換過程,電容C1放電完畢之后,線圈L1中的磁能又以線圈兩端自感電動勢產生電流的方式,開始對電容C1進行充電,這一充電過程是線圈L1中磁能轉換成電容C1中電能的過程。

圖片

圖4.2 LC諧振電路的磁-電轉換過程

電容C1充完電之后呢,電容C1兩端的電壓再次對L1進行放電,開始新一輪的能量轉換。

05 LC諧振的正弦振蕩及衰減振蕩

假設電容C1及電感L1中不存在能量損耗,則諧振回路中的振蕩電流是等幅的,為正弦波。

圖片

圖5.1 正弦振蕩示意圖

如果電容和電感存在能量損耗,則諧振回路中的電流是不等幅的,而是逐漸衰減的。

圖片

圖5.2 衰減振蕩示意圖

06 LC諧振的振蕩頻率

LC諧振過程中,電容C1不斷重復的充電、放電,有一個周期,稱為振蕩周期,也可以用振蕩頻率來描述。在L1和C1的大小確定之后,諧振頻率就確定了,我們稱該諧振頻率為固有頻率或自然頻率。諧振頻率f0為下面的公式。

圖片

無論LC是并聯諧振電路還是串聯諧振電路,其諧振頻率的計算公式是相同的。

審核編輯:劉清

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