关于LC串联谐振并联谐振电路问题

关于LC串联谐振并联谐振电路问题,第1张

这里应该这么说:“当正弦交流电源的频率等于这个电路的固有频率(1/sqrt(lc))时发生串联谐振”,电源的频率是个变量,可以任意调整,而电路的固有品路只能由LC决定,一旦电路确定,则不能改变。其实按照常规的理解,输出电压应该是c两端的电压,输出频率是c两端的频率,应该等于电源频率。

一、LC并联谐振回路

LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号,电路中的选频网络由电感和电容组成。常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。它们的选频网络采用LC并联谐振回路。

1LC并联谐振回路的等效阻抗

在电路中,电流不流经用电器,直接连接电源两极,则电源短路。根据欧姆定律I=U/R知道,由于导线的电阻很小,电源短路时电路上的电流会非常大。这样大的电流,电池或者其他电源都不能承受,会造成电源损坏。

  而串联谐振产生的条件在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2+(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。

而有时在实际使用情况中,在串联谐振状态,当试品的绝缘弱点被击穿时,电路立即脱谐,回路电流迅速下降为正常试验电流的1/Q。RLC串联谐振电路发生谐振时,Xl=Xc,电路阻抗Z=R+j(Xl-Xc)=R,电抗部分电压Ux=I(Xl-Xc)=0,所以该部分相当于短路。故RLC串联谐振电路可以等效为一个只含有R的纯电阻电路。讲的通俗点就是串联谐振时,对于谐振频率,LC串联的阻抗非常小,几乎为零。这样,就几乎相当于把电源短路了。而你如果还要让这个谐振电路工作,就必须有非常大的高频电流源供电,而不能使用平常的电压源。

  注意:仅在发生谐振时才可以。

  通过以上的介绍说明对于串联谐振相当于短路也就不难理解了。

说一下上面的回答,LC谐振后的阻抗等于R,怎么会是特征阻抗呢?LC谐振电路的特征阻抗是谐振时的wL或者1/wC。传输线的特征阻抗虽然也是这个表达式,但是推导过程完全不一样,是先把传输线通过LC模型等效后,求解传输线上电压电流的微分方程得到的,最终结果是电压和电流之间没有相位差,其等效为一个电阻。

Lc振荡电路

LC振荡电路是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路,用于产生高频正弦波信号,常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的,要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波,必须提高振荡频率,并且使电路具有开放的形式。

工作原理

开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大,然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负,按变压器同名端的符号可以看出,L2的上端电压极性为负,反馈回基极的电压极性为正,满足相位平衡条件,偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件,只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适,满足振幅条件,就能产生频率F0的振荡信号。

RC振荡电路

RC振荡电路是由电阻R和电容C构成的适用于产生低频信号的电路。RC振荡电路,采用RC选频网络构成,适用于低频振荡,一般用于产生1Hz~1MHz(fo=1/2πRC)的低频信号。对于RC振荡电路来说,增大电阻R即可降低振荡频率,而增大电阻是无需增加成本的;而对于LC振荡电路来说,一般产生的正弦波频率较高,若要产生频率较低的正弦振荡,势必要求振荡回路要有较大的电感和电容,这样不但元件体积大、笨重、安装不便,而且制造困难、成本高。因此,200kHz以下的正弦振荡电路,一般采用振荡频率较低的RC振荡电路。

工作原理

RC振荡电路首先是起振过程;其次进入稳定振荡阶段;之后是振荡频率,振荡频率由相位平衡条件决定。 jA= 0,仅在 f 0处 jF = 0

满足相位平衡条件,所以振荡频率f 0= 1 /2πRC。

可通过改变开关的位置来改变选频网络的电阻,实现频率粗调;通过改变电容C的大小实现频率的细调。另外,就起振及稳定振荡的条件来讲,考虑到起振条件AuF >

1, 一般应选取

RF略大2R1。如果这个比值取得过大,会引起振荡波形严重失真。由运放构成的RC串并联正弦波振荡电路不是靠运放内部的晶体管进入非线性区稳幅,而是通过在外部引入负反馈来达到稳幅的目的。

由于楼主未提及电阻R,所以以下按纯L、C计算。复数电路的计算仍然遵循普通电路的法则。

感抗XL=jωL,容抗XC=1/jωC,

所以,总阻抗Z=XLXC/(XL+XC)=jωL/(1-ω^2LC)。

当 ω^2LC=1

时,即 ω=1/√LC

时,发生并联谐振,这就是谐振频率。

此时 Z=∞ ,这就是楼主所说的等效阻抗。

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