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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(xué) ? 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(gòu)成的電路,主要有LC串聯(lián)諧振電路和LC并聯(lián)諧振電路。在放大器電路和其他形式的信號(hào)處理過程中,大量使用LC串聯(lián)諧振電路和LC并聯(lián)諧振電路。

02 LC諧振電路的作用

選頻電路:構(gòu)成選頻電路,用來在眾多頻率信號(hào)中選擇出需要的頻率信號(hào)進(jìn)行放大,這種電路在收音機(jī)、電視機(jī)及正弦波振蕩器電路中經(jīng)常用到。

吸收電路:構(gòu)成吸收電路,用來在眾多頻率中將某一頻率信號(hào)進(jìn)行吸收,或者進(jìn)行衰減,去掉。

阻波電路:構(gòu)成阻波電路,將眾多頻率的信號(hào)中阻止某一頻率信號(hào)通過放大器或其他電路

移相電路:利用LC并聯(lián)電路構(gòu)成的移相電路,對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相。

03 LC諧振的等效理解方法

如下圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)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(dāng)不便,為此我們可以采用鐘擺的左右擺動(dòng)來進(jìn)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(gè)初始能量之后,擺就會(huì)左右擺動(dòng)起來。如果不給鐘擺持續(xù)的力量,鐘擺將由于外界摩擦,鐘擺會(huì)在擺動(dòng)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(gè)初始能量,該電路便會(huì)發(fā)生自由諧振,這一自由諧振如果沒有持續(xù)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(zhuǎn)換過程

先看電-磁轉(zhuǎn)換過程,假設(shè)一開始給電容C1充電,C1中存儲(chǔ)了電能,然后C1的電能對(duì)線圈L1進(jìn)行放電,在這一過程中,電容C1中的電能轉(zhuǎn)換成線圈L1中的磁能,如果電容C1放電結(jié)束時(shí),能量全部以磁能的形式存儲(chǔ)在線圈L1中。

圖片

圖4.1 LC諧振電路的電-磁轉(zhuǎn)換過程

再看磁-電轉(zhuǎn)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(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電流的方式,開始對(duì)電容C1進(jìn)行充電,這一充電過程是線圈L1中磁能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換過程

電容C1充完電之后呢,電容C1兩端的電壓再次對(duì)L1進(jìn)行放電,開始新一輪的能量轉(zhuǎn)換。

05 LC諧振的正弦振蕩及衰減振蕩

假設(shè)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(fù)的充電、放電,有一個(gè)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(lián)諧振電路還是串聯(lián)諧振電路,其諧振頻率的計(jì)算公式是相同的。

審核編輯:劉清

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