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              LC并聯諧振電路和LC串聯諧振電路
              2021-07-08

              根據電路中電感器L和電容器C的連接方式不同,共有兩種基本的LC諧振電路:LC并聯諧振電路和LC串聯諧振電路。


              在放大器電路和其它形式的信號處理電路中,大量使用LC并聯諧振電路和LC串聯諧振電路。下圖是LC諧振電路的應用說明:


              串聯諧振


              LC并聯、串聯諧振電路在應用中的變化較多,是電路分析的一個難點。


              01 LC自由諧振電路


              下圖所示是LC自由諧振電路。電路中的L1是電感器,C1是電容器,L1和C1構成一個并聯電路。


              圖片.png

              LC諧振的電-磁轉換過程


              如下圖所示,LC諧振電路的基本諧振過程是:設一開始電容C1中已有電能,這時C1的電能對L1放電,這一過程是C1中的電能轉換成線圈L1中磁能的過程,電容C1放電結束時,能量全部以磁能的形式儲存在線圈L1中。


              圖片.png


              如下圖所示,C1放電完畢后,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,對C1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。


              電容C1充電完畢后,電容兩端的電壓再度對線圈進行放電,開始又一輪的振蕩、能量轉換過程


              圖片.png


              02 LC并聯諧振電路


              下圖所示是LC并聯諧振電路,電路中的L1和C1構成LC并聯諧振電路,R1是線圈L1的直流電阻,Is是交流信號源,這是一個恒流源。所謂恒流源就是輸出電流不隨負載大小的變化而變化的電源。為便于討論LC并聯電路,可忽略線圈電阻R1,簡化后的電路如下圖所示。


              圖片.png


              LC并聯諧振電路的阻抗可以等效成一個電阻,這是一個特殊電阻,它的阻值大小是隨頻率高低變化而變化的,這種等效可以方便對電路工作原理的理解。


              LC并聯電路的一個重要特性:并聯諧振時電路的阻抗達到最大。


              輸入信號頻率高于諧振頻率后,LC并聯諧振電路等效成一只電容。


              ① 輸入信號頻率等于諧振頻率時阻抗特性曲線:


              圖片.png

              ② 輸入信號頻率高于諧振頻率時阻抗特性曲線:


              圖片.png


              ③ 輸入信號頻率低于諧振頻率時阻抗特性曲線:


              圖片.png


              ④ LC并聯諧振網絡電抗特性曲線:


              圖片.png


              ⑤ LC并聯諧振電路電路的頻率特性曲線:


              圖片.png


              03 LC串聯諧振電路


              LC串聯諧振電路是LC諧振電路中另一種諧振電路。


              圖片.png


              下圖所示是LC串聯諧振電路。電路中R1是線圈L1的直流電阻,也是這一LC串聯諧振電路的阻尼電路,電阻器是一個耗能元件,它在這里要消耗諧振信號的能量。L1與C1串聯后再與信號源相并聯,這里的信號源是一個恒壓源。


              在LC串聯諧振電路中,電阻R1的阻值越小,對諧振信號的能量消耗越小,諧振電路的品質也越好,電路的Q值也越高。當電路中的電感L1越大,存儲的磁能也越多,在電路損耗一定時諧振電路的品質也越好,電路的Q值也越高。


              電路中,信號源與LC串聯諧振電路之間不存在能量相互轉換,只是電容C1和電感L1之間存在電能和磁能之間的相互轉換,外加的輸入信號只是補充由于電阻R1消耗電能而損耗的信號能量。

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