第27讲 串联谐振电路分析
第27讲 串联谐振电路
X L 1 0 C 1 0 LC
3、谐振角频率、谐振频率 1 谐振角频率: 0 LC
谐振频率:f 0
1 2 LC
它们是由电路参数L、C决定的,与外施激励无关,称 为固有频率。
7
4、rLC串联谐振的特征: ① Z ( j 0 ) r ,其阻抗模 Z ( j 0 ) 最小。
则带宽 B=2(f0-fC1) =2(100-99)=2kHz
f0 B Q f 0 100 , Q 50 B 2
US I0 r
US 1 , r 10 3 I 0 10010
18
2L 1 f0 2 LC 2 1 1 1 C 3185pF 6 2 3 2 L 2f 0 79610 4 (10010 )
例1 一串联谐振电路,L=50µH,C=200pF,回路品质 因数Q=50,电源电压Us=1mV,求电路的谐振频率、 谐振时回路电流I0,和电容上的电压Uc0以及带宽B。
解:谐振频率为 1 f0 2 LC
1
2 50106 2001012 1.59106 1.59MHz
1 L Q , r C 1 L 1 50106 r 10 12 Q C 50 20010
16
所以谐振时回路电流为
U S 103 I0 0.1 m A r 10
所以谐振时电容电压为
UC 0 QUS 5010 50 mV
电路带宽为
f 0 1.59106 B 31.8 103 31.8KHz Q 50
2 LI0 2f 0 L 0 L 1 1 L Q 2 2 r r 0 Cr r C r I 0 rT0
串联谐振与并联谐振的电路特点及产生条件详解
串联谐振与并联谐振的电路特点及产生条件详解串联谐振和并联谐振是电路中常见的两种特殊情况。
串联谐振是指电路中电感和电容串联时出现的谐振现象,而并联谐振是指电路中电感和电容并联时出现的谐振现象。
本文将详细介绍串联谐振和并联谐振的电路特点以及产生条件。
一、串联谐振的电路特点及产生条件1.电路特点:(1)频率选择性:在谐振频率附近,串联谐振电路呈现出较大的阻抗,且相位接近零,并且通过电阻的电流达到最大。
(2)谐振电压:在串联谐振频率附近,谐振电路的电压达到最大值。
(3)频率响应曲线:在谐振频率附近,串联谐振电路的电流和电压呈现出明显的峰值。
(4)频率扩展性:在谐振频率附近,串联谐振电路的频带宽度相对较窄。
2.产生条件:(1)经过电感的电流和经过电容的电压相位差为零。
(2)电感和电容串联电阻的并联等于零。
(3)串联谐振频率可通过以下公式计算:f=1/(2π√(LC)),其中f为谐振频率,L为电感值,C为电容值。
二、并联谐振的电路特点及产生条件1.电路特点:(1)频率选择性:在谐振频率附近,并联谐振电路呈现出较小的阻抗,且相位接近零,并且通过电容的电流达到最大。
(2)谐振电流:在并联谐振频率附近,谐振电路的电流达到最大值。
(3)频率响应曲线:在谐振频率附近,并联谐振电路的电流和电压呈现出明显的峰值。
(4)频率扩展性:在谐振频率附近,并联谐振电路的频带宽度相对较宽。
2.产生条件:(1)通过电感的电压和通过电容的电流相位差为零。
(2)电感和电容并联电阻的串联等于零。
(3)并联谐振频率可通过以下公式计算:f=1/(2π√(LC)),其中f为谐振频率,L为电感值,C为电容值。
总结:串联谐振和并联谐振分别是电路中电感和电容串联和并联时出现的特殊谐振现象。
串联谐振的特点是频率选择性强,有较大的阻抗和谐振电压;并联谐振的特点是频率选择性弱,有较小的阻抗和谐振电流。
产生串联谐振和并联谐振的条件分别是电感和电容串联时电流与电压相位差为零,而并联时电压与电流相位差为零。
串联谐振回路
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高
频
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第
四
版
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张
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文
主
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教
育
出 图 2.1.7 串联振荡回路的 图 2.1.8 串联振荡回路通用
版 社
相位特性曲线
相位特性
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高
频
电
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电
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线 路
信号源与电容和电感串接,就构成 串联振荡回路 。
》
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张 肃
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文 主 编
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高
频
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高频电子线路中的 电感线圈等效为 电感L和损耗
路 》
电阻R的串联; 电容器等效为 电容C和损耗电阻 R 的
( 第
并联。
四
L
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损耗电阻
张
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主
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sin 2 w t
第 四 版
回路的品质因数
Q?
w0 L
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L
+
串联谐振电路
串联谐振电路谐振变压器的基本公式就是ω=1/√(LC),其中ω是电源的角频率=2лf,L和C是负载或设备的电感和电容量。
要完全满足等式,ω、L、C中至少需要有一个参数是可调的,为了满足输出电压或电流的要求,L和C中必须有一个是可调的,为了精确找到谐振点,还需要参数可以无级微调。
所以,现代谐振变压器一般使用变频电源作为电源,以便调整ω,以带抽头电抗器作为L,与C配合就可以方便地找到谐振点。
高频谐振变压器是作为开关电源最主要的组成部分。
开关电源一般采用半桥式功率转换电路,工作时两个开关三极管轮流导通来产生100kHz的高频脉冲波,然后通过高频变压器进行降压,输出低电压的交流电,高频变压器各个绕组线圈的匝数比例则决定了输出电压的多少。
在研究各种谐振电路时,常常涉及到电路的品质因素Q值的问题,那末什么是Q值呢?下面我们作详细的论述。
图1是一串联谐振电路,它由电容C、电感L和由电容的漏电阻与电感的线电阻R所组成。
此电路的复数阻抗Z为三个元件的复数阻抗之和。
Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴上式电阻R是复数的实部,感抗与容抗之差是复数的虚部,虚部我们称之为电抗用X表示, ω是外加信号的角频率。
当X=0时,电路处于谐振状态,此时感抗和容抗相互抵消了,即式⑴中的虚部为零,于是电路中的阻抗最小。
因此电流最大,电路此时是一个纯电阻性负载电路,电路中的电压与电流同相。
电路在谐振时容抗等于感抗,所以电容和电感上两端的电压有效值必然相等,电容上的电压有效值UC=I*1/ωC=U/ωCR=QU,品质因素Q=1/ωCR,这里I是电路的总电流。
电感上的电压有效值UL=ωLI=ωL*U/R=QU品质因素Q=ωL/R因为:UC=UL 所以Q=1/ωCR=ωL/R电容上的电压与外加信号电压U之比UC/U= (I*1/ωC)/RI=1/ωCR=Q电感上的电压与外加信号电压U之比UL/U= ωLI/RI=ωL/R=Q 从上面分析可见,电路的品质因素越高,电感或电容上的电压比外加电压越高。
并联谐振和串联谐振的回路和特点
并联谐振和串联谐振的回路和特点
嘿,朋友们!今天咱来聊聊并联谐振和串联谐振这两个超有趣的玩意儿!
先说说并联谐振的回路吧,就好像几个人手牵手一起抵抗外敌。
比如在
一个收音机的电路里,并联谐振回路就能选出我们想听的那个频率的信号,把其他杂七杂八的信号都给挡在外面。
哇塞,这多牛啊!
并联谐振它有啥特点呢?那就是在特定频率下,电流变得特别小!这就
好比洪水找到了一个特别窄的口子,水一下子就流得很少了。
它还具有非常高的阻抗,这可不就是像一堵坚固的墙,把不需要的东西都挡住!比如说咱们的电视天线,它就靠并联谐振来更好地接收信号呢!你说神奇不神奇?
再讲讲串联谐振的回路,这就像一群人排成一列,齐心协力朝一个方向
努力。
想象一下在电力输送中,串联谐振回路能提高电能的传输效率,让电能够更顺畅地到达我们需要的地方。
串联谐振的特点呢,就是在特定频率下,阻抗变得特别小,电流会变得超级大!这就好像水流突然找到了一条畅通无阻的通道,汹涌澎湃地冲过去。
比如说在某些无线充电设备里,就是利用了串联谐振的这个特点呢!酷不酷?
哎呀,并联谐振和串联谐振各自有着独特的魅力和用途,它们就像是电路世界里的两个好帮手,一个守在这头,一个守在那头,为我们的各种电子设备保驾护航!它们真的太重要了,没有它们,我们的生活得缺少多少乐趣和便利啊!所以说,一定要好好了解它们,利用它们,让我们的生活变得更加丰富多彩!这就是我的观点,你们觉得呢?。
串联谐振电路原理分析
串联谐振电路原理分析华意电力是一家专业研发生产串联谐振的厂家,本公司生产的串联谐振在行业内都广受好评,以打造最具权威的“串联谐振“高压设备供应商而努力。
串联谐振的定义和条件在电阻、电感、电容串联电路中,当电路端电压和电流同相时,电路呈电阻性,电路的这种状态叫做串联谐振。
可以先做一个简单的实验,如图所示,将:三个元件R、L和C与一个小灯泡串联,接在频率可调的正弦交流电源上,并保持电源电压不变。
实验时,将电源频率逐渐由小调大,发现小灯泡也慢慢由暗变亮。
当达到某一频率时,小灯泡最亮,当频率继续增加时,又会发现小灯泡又慢慢由亮变暗。
小灯泡亮度随频率改变而变化,意味着电路中的电流随频率而变化。
怎么解释这个现象呢?在电路两端加上正弦电压U,根据欧姆定律有式中串联谐振的特点(1)因为串联谐振时,Xl=Xc,故谐振时电路阻抗为(2)串联谐振时,阻抗最小,在电压U一定时,电流最大,其值为由于电路呈纯电阻,故电流与电源电压同相,(3)电阻两端电压等于总电压。
电感和电容的电压相等,其大小为总电压的Q倍,即即式中Q为串联谐振电路的晶质因数,其值为谐振电路的选择性由于串联谐振电路具有“选频”的本领。
如果一个谐振电路,能够比较有效地从邻近的不伺频率中选择出所需要的频率,而相邻的不需要的频率,对它产生的干扰影响很小,我们就说这个谐振电路的选择性好,也就是说它具有较强的选择信号的能力。
串联谐振逆变器也称电压型逆变器,其原理图如图2.2所示。
串联谐振型逆变器的输出电压为近似方波,由于电路工作在谐振频率附近,使振荡电路对于基波具有最小阻抗,所以负载电流近似正弦波同时,为避免逆变器上、下桥臂间的直通,换流必须遵循先关断后导通的原则,在关断与导通间必须留有足够的死区时间。
图2.2 串联逆变器结构(a)容性负载(b)感性负载图 2.3负载输出波形当串联谐振逆变器在低端失谐时(容性负载),它的波形见图2.3(a)。
由图可见,工作在容性负载状态时,输出电流的相位超前于电压相位,因此在负载电压仍为正时,电流先过零,上、下桥臂间的换流则从上(下)桥臂的二极管换至下(上)桥臂的MOSFET。
lc串联谐振电路分析
lc串联谐振电路分析LC串联谐振电路是LC谐振电路中的另一种谐振电路。
图1所示是LC串联谐振电路。
电路中的Rl是线圈Ll的直流电阻,也是这一LC串联谐振电路的阻尼电阻,电阻器是一个耗能元件,它在这里要消耗谐振信号的能量。
Ll与Cl串联后再与信号源Us相并联,这里的信号源是一个恒压源。
图1在LC串联谐振电路中,电阻Rl的阻值越小,对谐振信号的能量消耗越小,谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高;当电路中的电感Ll越大,存储的磁能越多,在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。
电路中,信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量间的相互转换,只是电容Cl和电感Ll之间存在电能和磁能之间的相互转换。
外加的输入信号只是补充由于电阻Rl消耗电能而损耗的信号能量。
LC串联谐振电路的谐振频率计算公式与并联谐振电路一样。
1.LC串联谐振电路阻抗特性图2所示是LC串联谐振电路阻抗特性曲线。
图2阻抗特性分析要将输入信号频率分成多种情况进行。
(1)输入信号频率等于谐振频率fo。
当输入信号频率等于LC串联谐振电路的谐振频率fo时,电路发生串联谐振,串联谐振时电路的阻抗最小且为纯阻性(不为容性也不为感性),如图3所示,其值为R1(纯阻性)。
图3当信导频率偏离LC谐振电路的谐振频率时,电路的阻抗要增大,且频率偏离的量越大,电路的阻抗就越大,这一点恰好是与LC并联谐振电路相反的。
要记住:串联谐振时电路的阻抗最小。
(2)输入信号频率高于谐振频率fo。
当输入信号频率高于谐振频率时,LC串联谐振电路为感性,相当于一个电感(电感量大小不等于L1),如图4所示。
图4这一点可以这样理解:在Ll和Cl串联电路中,当信号频率高于谐振频率之后,由于频率升高,Cl的容抗减小,而Ll的感抗却增大,在串联电路中起主要作用的是阻抗大的一个元件,’这样Ll起主要作用,因此在输入信号频率高于谐振频率之后,LC串联谐振电路等效于一个电感。
关于串联谐振的电路分析就讲到这里,华天电力专业生产串联谐振试验装置,坚持走投入、创新,再投入、再创新的可持续发展道路,目前,已实现产品的系列化、多元化、规模化。
串联谐振电路的实验原理
串联谐振电路的实验原理串联谐振电路是一种特定频率下电流或电压响应最大的电路,通常用于特定频率的滤波和谐振应用。
以下是串联谐振电路的实验原理:1. 电路结构:串联谐振电路一般由电感(L)、电容(C)、电阻(R)组成。
电感和电容串联连接,而电阻可能存在于电路中,用于阻尼振荡。
2. 谐振条件:谐振电路的谐振条件取决于电感和电容的数值。
在串联谐振电路中,当电感和电容的谐振频率�0f0 满足以下条件时,谐振会发生:�0=12���f0=2πLC13. 实验步骤:a. 使用合适的电感和电容值组成串联谐振电路。
b. 连接信号发生器,并设置发生器频率逐渐增加。
c. 在电路中引入电阻,以调整电路的品质因数Q。
品质因数是谐振电路性能的一个重要参数。
d. 使用示波器观察电路的电压响应,记录电压和频率的关系。
4. 实验观察:a. 当信号发生器频率达到谐振频率�0f0 时,观察电路中电压的最大值。
这时电路处于谐振状态。
b. 调整电路参数,如电容值或电感值,观察谐振频率的变化。
5. 实验分析:a. 分析电路的频率响应曲线,找到谐振频率�0f0。
b. 计算电路的品质因数Q,Q 值越大,谐振峰越尖锐,电路性能越好。
6. 实验注意事项:a. 调整电路参数时,小心避免电路元件的损坏。
b. 确保使用的信号发生器频率范围包含了谐振频率�0f0。
c. 使用示波器时,注意正确设置示波器的垂直和水平缩放,以确保观察清晰的电压响应曲线。
通过上述实验,可以深入理解串联谐振电路的特性,并学到如何调整电路参数以实现不同频率下的谐振。
串联谐振电路分析
外施耐压串联谐振电路分析已知:串联谐振装置电抗器组合方式为两串三并(即三条并联支路上各有两个电抗器串联起来),单个电抗器电感值为L ,单个电抗器电阻值为r ,所有电抗器的铭牌参数均一致。
被试品电容值为C ,试验中被试品加压到U ,励磁变选用的高低压抽头电压变比为K ,励磁变视在功率S ,励磁变额定电压U o ,励磁变额定电流为I o ,被试品加压到U 时励磁变的损耗为P 损耗。
一.需计算量如下:1.画出串联谐振时整个电路的基本电路图。
2.画出谐振时高压侧的向量图。
3.串联谐振频率f 的计算公式。
f=LC21π(本题装置串联谐振频率f=LC 832π) 4.串谐高压侧电路电流I 高压侧的计算公式,并且算出分配到单个电抗器的电流,电压时多少?I高压侧=U jC f 2 π;谐振时:分配到单个电抗器电流L I =LCUC 6;分配到单个电抗器电压L U =2U -。
5.串谐低压侧电路电流I 低压侧的计算公式。
I低压侧=U jC f 2 **πK 6.电路品质因数Q (放大倍数)的计算公式。
Q=wCR 1或RwL(本题装置串联谐振品质因数Q=C 232r L )7.被试品或电抗器组合的无功功率Q 无功计算公式。
Q 无功=2U jC f 2*π 或L 2233U C f j8- *π (=L 32L,本题Q 无功= 3L U C f j16-2233 *π )8.串联谐振高压侧有功功率P 计算公式。
P=R 2222U C f 4- *π (=R 32r 本题P=3r U C f 8-2222 *π)9.串联谐振高压侧电路总功率P 总计算公式。
P 总=2U jC f 2*πL 2233U C f j8- *πR 2222U C f 4- *π 化简P 总 = ()jCR f 2-CL f 4-1U jC f 22***πππ (=L 32L ;=R 32r 本题P 总=⎪⎭⎫ ⎝⎛***3jCr f 4-3CL f 8-1U jC f 22πππ ;谐振时P 总=R 2222U C f 4- *π=3r U C f 8-2222 *π)10.励磁变输出高压U 输出,I 输出,P 输出计算公式。
谐振电路分析
谐振电路分析谐振即物理的简谐振动,物体的加速度跟偏离平衡位置的位移成正比,且总是指向平衡位置的回复力的作用下的振动。
在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中,电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。
如果调节电路元件(L或C)的参数或电源频率,可以使它们相位相同,整个电路呈现为纯电阻性。
电路达到这种状态称之为谐振。
在谐振状态下,电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。
研究谐振的目的就是要认识这种客观现象,并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征,同时又要预防它所产生的危害。
按电路联接的不同,有串联谐振和并联谐振两种。
串联谐振基本原理串联谐振耐压试验是利用电抗器的电感与被试品电容组成LC串联回路,调节变频电源输出的电压频率,实现串联谐振。
与回路中的容抗值Xc相根据谐振原理,我们知道当前电抗器L的感抗值XL等时,回路达到谐振状态,此时回路中仅回路电阻R消耗有功功率,而无功功率则在电抗器与试品电容之间来回振荡,从而在试品上产生高压。
谐振频率:并联谐振:在电阻、电容、电感并联电路中,出现电路端电压和总电流同相位的现象,叫做并联谐振,其特点是:并联谐振是一种完全的补偿,电源无需提供无功功率,只提供电阻所需要的有功功率,谐振时,电路的总电流最小,而支路电流往往大于电路中的总电流,因此,并联谐振也叫电流谐振。
发生并联谐振时,在电感和电容元件中流过很大的电流,因此会造成电路的熔断器熔断或烧毁电气设备的事故;但在无线电工程中往往用来选择信号和消除干扰。
串联谐振和并联谐振区别区别11.从负载谐振方式划分,可以为并联逆变器和串联逆变器两大类型,下面列出串联逆变器和并联逆变器的主要技术特点及其比较:串联逆变器和并联逆变器的差别,源于它们所用的振荡电路不同,前者是用L、R和C串联,后者是L、R和C并联。
(1)串联逆变器的负载电路对电源呈现低阻抗,要求由电压源供电。
因此,经整流和滤波的直流电源末端,必须并接大的滤波电容器。
当逆变失败时,浪涌电流大,保护困难。
串联谐振回路
(角频率)
串联谐振频率是串联振荡回路的一个重要参数。
(频率)
5,谐振电流
回路电流为:
I Vs
Vs
Z R j(L
1
)
C
发生串联谐振时阻抗最小为纯电阻,流过电路的电流最大,称此最大电流为串联 谐振回路的谐振电流,其值为
6,串联谐振回路的特性
串联谐振回路
串联谐振回路适用于电源内阻为低内阻(如恒压源)的情况。
1,串联谐振回路的组成
R
L
C
上图是最简单的串联谐振回路。 图中R是电感线圈L的损耗电阻,电容C的损耗相 对很小,可以忽略。
2,阻抗 当信号角频率为ω时,串联回路阻抗为:
阻抗的模和相位分别为:
Z
R2
L
1
C
2
|Z|
Z e j
L 1 arctan C
R
π/ 2
R
O
-π/ 2
O
ω0
ω
ω0
ω
3,电路中的电抗
X L 1 C
X
感抗
容 感性 性
O
ω0
容抗 ω
当ω<ω0时,感抗小于容抗,电抗为负值,回路呈容性; 当ω>ω0时,感抗大于容抗,电抗为正值,回路呈感性; 当ω=ω0时,感抗与容抗相等,电抗为零,|Z|最小,并为纯电阻R。 4,串联谐振频率
9,通频带 为了衡量谐振回路的选择性,引入通频带概念。
当保持外加信号的幅值不变,频率改变时,将回路电流值下降为谐振值的
时功所率对也应下的降频 到率谐范振围时称最回大1路功的率2的通一频半带,,这亦两称个回频路率带点宽称,为通常半用功B率表点示。。此时信号
串联回路的谐振总结
串联回路的谐振总结
1. 谐振条件:当容抗和感抗相等时,即 Xc=Xl,电路中电流和电压的相位相同,整个电路呈现为纯电阻性。
2. 谐振频率:串联谐振的频率为 f=1/2π√(LC),其中 L 为电感,C 为电容。
3. 谐振特点:在谐振频率下,电路中的电流最大,电压最小,品质因数 Q=XL/R,其中 R 为电路的等效电阻。
4. 应用:串联谐振在无线电、通信、电子学等领域中有广泛的应用,如在收音机中用于选择电台,在滤波器中用于筛选信号等。
串联谐振是电路中的一种特殊现象,具有重要的理论和实际应用价值。
串联谐振电路的特性
串联谐振电路的特性
一、什么是串联谐振电路
串联谐振电路是一种电路,它将一个普通的变压器的两个绕组串联,形成一个谐振电路,其中一条绕组产生输出,另一条产生输入。
这两个绕组共享同一个电感,它的特性使
其相当适合用于滤波和信号处理的应用。
串联谐振电路的特性包括一定的频率和电压振荡,以及相应的滤波和信号处理性能。
(1)频率和振荡:串联谐振电路具有一定的振荡频率,它受电感和电容的大小影响,因此可以通过调节电感和电容来调节电路的振荡频率。
此外,由于受限于电感和电容,该
电路还具有一定的最大振幅,一般会稍高于电源的电压,因此需要设计有效的电源保护电路。
(2)滤波性能:串联谐振电路具有良好的滤波性能,可以有效地抑制噪声信号,并
且保持频率分布均匀,从而使信号清晰。
此外,由于该电路具有较低的谐振阻抗,因此可
以提高信号处理效率。
(3)信号处理性能:由于串联谐振电路可以抑制噪声信号,而信号处理就是基于这
一原理,可以有效地提高信号处理效率,更容易实现更复杂的信号效果。
(1)电路中滤波器:串联谐振电路可以作为滤波器使用,可以滤除频率不符合要求
的各种噪声信号,同时保存具有高清晰度的信号;
(2)测量设备:串联谐振电路也可以应用于测量设备中,例如科学测量仪器,从而
实现高精度的测量;
(3)电视收音机:串联谐振电路还可以用于电视收音机中,可以有效地抑制分散度
高的干扰信号,保证信号清晰。
总之,串联谐振电路具有一定的频率和振荡特性,具有良好的滤波和信号处理性能,
可以用于滤波器、测量���备和电视收音机等应用。
此外,由于有更多的调节操作,用
户还可以获得更完美的信号处理结果。
串联谐振工作原理
串联谐振工作原理
串联谐振是指将电感和电容连接在串联的电路中,以实现共振现象的一种工作原理。
在串联谐振电路中,电感和电容的特性相互作用,使得电路在某个特定频率下,电压和电流呈现出最大的幅值,达到共振的状态。
电感和电容是串联谐振电路中的关键元件。
电感储存着电流的能量,并且随着电流的变化而产生磁场。
电容则储存着电压的能量,并且随着电压的变化而产生电场。
当电感和电容的特性恰好使得电感产生的磁场能量与电容储存的电场能量相等且反向时,电路达到共振状态。
在共振状态下,电感和电容的特性使得电路中的电流和电压呈现出最大的幅值。
这是因为在共振频率下,电感和电容的阻抗互相抵消,导致电路有效电阻的阻抗最小。
因此,电压和电流可以得到增强。
串联谐振电路可以应用于各种电子设备和通信系统中。
例如,它可以用于构建高频电路、滤波器、振荡器等。
在振荡器中,通过调整电感和电容的数值,可以实现产生稳定频率的信号。
总之,串联谐振是一种利用电感和电容的特性,通过调整频率使电路达到共振状态的工作原理。
它在电子设备中有着广泛的应用,帮助实现各种功能和信号处理。
串联并联谐振电流电压关系
串联并联谐振电流电压关系1. 什么是谐振电路?谐振电路是指由电容、电感和电阻构成的电路。
在一个谐振电路中,电容和电感的元件能够储存和释放能量,并且通过调节电容和电感的数值可以控制电路的频率响应。
2. 串联谐振电路串联谐振电路是指电感、电容和电阻按照串联的方式连接在一起。
在串联谐振电路中,电感和电容形成了一个振荡元件,通常称为振荡回路。
2.1 串联谐振电路的电流特性在串联谐振电路中,电流的大小可以通过以下公式计算:I=V√R2+(ωL−1ωC)2其中,I为电流的大小,V为电压的大小,R为电阻的大小,L为电感的大小,C为电容的大小,ω为电路的角频率。
2.2 串联谐振电路的电压特性在串联谐振电路中,电压的大小可以通过以下公式计算:V=I⋅√R2+(ωL−1ωC)2其中,I为电流的大小,V为电压的大小,R为电阻的大小,L为电感的大小,C为电容的大小,ω为电路的角频率。
2.3 串联谐振电路的频率响应特性串联谐振电路的频率响应特性是指当输入的频率改变时,电压和电流的变化情况。
从上面的公式可以看出,在串联谐振电路中,当电路的角频率等于谐振频率时,电压和电流会达到最大值。
3. 并联谐振电路并联谐振电路是指电感、电容和电阻按照并联的方式连接在一起。
在并联谐振电路中,电感和电容同样形成了一个振荡元件,通常也称为振荡回路。
3.1 并联谐振电路的电流特性在并联谐振电路中,电流的大小可以通过以下公式计算:I=V⋅√1R2+(1ωL−ωC)2其中,I为电流的大小,V为电压的大小,R为电阻的大小,L为电感的大小,C为电容的大小,ω为电路的角频率。
2.2 并联谐振电路的电压特性在并联谐振电路中,电压的大小可以通过以下公式计算:V=I⋅√1R2+(1ωL−ωC)2其中,I为电流的大小,V为电压的大小,R为电阻的大小,L为电感的大小,C为电容的大小,ω为电路的角频率。
2.3 并联谐振电路的频率响应特性并联谐振电路的频率响应特性与串联谐振电路类似,当电路的角频率等于谐振频率时,电压和电流会达到最大值。
串联谐振使用说明
串联谐振使用说明串联谐振是一种重要的电路配置,它在电力系统、无线通信、电子仪器等领域得到广泛应用。
本文将从工作原理、特点、应用案例等方面详细介绍串联谐振的使用说明。
一、工作原理串联谐振电路由一个电感、一个电容和一个负载组成。
在理想情况下,电感和电容的串联谐振电路可以实现负载纯电阻特性。
串联谐振电路的工作原理可以通过欧姆定律和基尔霍夫定律来解释。
当电阻等于电感的串联谐振电路上的阻抗,电感和电容在谐振频率处形成纯虚数的阻抗,导致电路中的总阻抗最小。
二、特点1.避免频率失真:在串联谐振电路中,当电容和电感在谐振频率处形成纯虚数的阻抗时,电路中的总阻抗最小。
这意味着在串联谐振频率处,输入电压和输出电流的相位差为0,不会发生频率失真。
2.幅频特性突出:串联谐振电路在谐振频率附近具有较高的幅频特性,即增益最大。
3.电压放大:串联谐振电路可以对输入电压进行放大,增加电路的灵敏度和动态范围。
4.选择频率:通过改变电感、电容的参数,可以选择不同的谐振频率。
三、应用案例1.电力系统:串联谐振电路广泛应用于电力系统中,用于电容器组的自动并联控制。
通过改变电感的参数,使串联谐振电路的谐振频率与电网频率相匹配,在谐振频率处实现电容器组的自动并联控制,提高电力系统的功率因数。
2.射频通信:在射频通信系统中,串联谐振电路用作天线输入电路,以增加天线输入电路的谐振性并减小系统阻抗,提高传输效果。
3.无线电接收器:串联谐振电路在无线电接收器中用于频率选择。
通过改变电感和电容的参数,使串联谐振电路的谐振频率与接收信号频率相匹配,选择感兴趣的频率进行接收。
4.音频放大器:串联谐振电路在音频放大器中用于频率补偿。
通过串联谐振电路,可以调整音频放大器的频率响应,提高低频和高频的放大增益。
5.振荡器:串联谐振电路可以作为振荡器的一部分,用于产生正弦波信号。
调整电感和电容的参数,将谐振频率设置为所需的振荡频率,串联谐振电路将产生稳定的正弦波信号。
lc串联谐振电路分析
lc串联谐振电路分析LC串联谐振电路是LC谐振电路中的另一种谐振电路。
图1所示是LC串联谐振电路。
电路中的Rl是线圈Ll的直流电阻,也是这一LC串联谐振电路的阻尼电阻,电阻器是一个耗能元件,它在这里要消耗谐振信号的能量。
Ll与Cl串联后再与信号源Us相并联,这里的信号源是一个恒压源。
图1在LC串联谐振电路中,电阻Rl的阻值越小,对谐振信号的能量消耗越小,谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高;当电路中的电感Ll越大,存储的磁能越多,在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。
电路中,信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量间的相互转换,只是电容Cl和电感Ll之间存在电能和磁能之间的相互转换。
外加的输入信号只是补充由于电阻Rl消耗电能而损耗的信号能量。
LC串联谐振电路的谐振频率计算公式与并联谐振电路一样。
1.LC串联谐振电路阻抗特性图2所示是LC串联谐振电路阻抗特性曲线。
图2阻抗特性分析要将输入信号频率分成多种情况进行。
(1)输入信号频率等于谐振频率fo。
当输入信号频率等于LC串联谐振电路的谐振频率fo时,电路发生串联谐振,串联谐振时电路的阻抗最小且为纯阻性(不为容性也不为感性),如图3所示,其值为R1(纯阻性)。
图3当信导频率偏离LC谐振电路的谐振频率时,电路的阻抗要增大,且频率偏离的量越大,电路的阻抗就越大,这一点恰好是与LC并联谐振电路相反的。
要记住:串联谐振时电路的阻抗最小。
(2)输入信号频率高于谐振频率fo。
当输入信号频率高于谐振频率时,LC串联谐振电路为感性,相当于一个电感(电感量大小不等于L1),如图4所示。
图4这一点可以这样理解:在Ll和Cl串联电路中,当信号频率高于谐振频率之后,由于频率升高,Cl的容抗减小,而Ll的感抗却增大,在串联电路中起主要作用的是阻抗大的一个元件,’这样Ll起主要作用,因此在输入信号频率高于谐振频率之后,LC串联谐振电路等效于一个电感。
关于串联谐振的电路分析就讲到这里,华天电力专业生产串联谐振试验装置,坚持走投入、创新,再投入、再创新的可持续发展道路,目前,已实现产品的系列化、多元化、规模化。
三极管lc串联谐振电路原理
三极管lc串联谐振电路原理小伙伴,今天咱们来唠唠三极管LC串联谐振电路这个超有趣的东西。
咱先来说说LC串联电路本身吧。
你看啊,电感L和电容C就像是两个性格迥异但又能玩到一起的小伙伴。
电感呢,就像是个慢性子,电流想从它这儿通过,它总是不紧不慢的,对电流的变化有点“迟钝”,它会阻碍电流的突然变化。
而电容呢,那可是个急性子,电压一有变化,它就赶紧行动起来,储存或者释放电荷。
当把它们俩串联在一起的时候,就会发生一些奇妙的事情。
在这个LC串联电路里,存在一个特殊的频率,这个频率就是谐振频率。
这个频率就像是它们俩之间的一个小秘密暗号。
当电路中的交流信号频率刚好等于这个谐振频率的时候,就像魔法被触发了一样。
这时候,电感和电容之间的能量交换就达到了一种非常和谐的状态。
电感储存的磁场能量和电容储存的电场能量就像在玩接力赛一样,你传给我,我传给你,而且几乎没有能量损耗在电路中的电阻上。
那三极管在这个电路里是干啥的呢?三极管就像是个超级管理员。
它有三个电极,就像有三只手,能够巧妙地控制电流的走向。
三极管可以放大电流或者电压,在LC串联谐振电路里,它就像是一个助力器。
比如说,当我们输入一个比较小的信号到三极管的基极,三极管就会在它的集电极和发射极之间产生一个放大了的电流或者电压信号。
这个放大后的信号就可以去驱动LC串联电路啦。
想象一下,这个三极管就像一个小魔法师,把一个微弱的信号变得强大起来,然后把这个强大的信号送到LC串联电路这个魔法舞台上。
当这个放大后的信号频率刚好是LC串联电路的谐振频率的时候,哇哦,整个电路就像是开了挂一样。
电路中的电流会变得很大,电压也会有特殊的表现。
在谐振状态下,LC串联电路对这个特定频率的信号呈现出很低的阻抗,就像为这个频率的信号铺了一条超级高速公路,信号可以很顺畅地在电路里跑来跑去。
而且啊,这个电路还有很多好玩的应用呢。
比如说在收音机里,外面有各种各样的无线电信号在空中飞,就像一群叽叽喳喳的小鸟。
串联谐振电路原理分析
串联谐振电路原理分析串联谐振电路是一种常见的电路,由电感、电容和电阻组成。
串联谐振电路的原理通过谐振实现对信号的增强或选择性放大。
在串联谐振电路中,电感、电容和电阻的组合可以使得电路在特定频率下具有最大的响应,并且对其他频率的信号具有高阻抗。
```--L-----CR---∣----∣----```其中,L代表电感,C代表电容,R代表电阻。
在串联谐振电路中,电感是由线圈或线圈组成的元件,通过自感现象产生电磁感应。
电感的工作原理是,在通过电感的电流在电感中产生磁场,当电流改变时,磁场也随之改变,并且产生电压。
电感对频率较高的信号具有较大的阻抗。
电容是由两个金属板和一个介质组成的元件,当电容器两个金属板之间加上电压时,金属板之间的电场就起作用,电容器就有了电容。
电容的工作原理是在两个金属板之间的电场,当电流改变时,电压也随之改变,从而产生电流。
电容对频率较低的信号具有较大的阻抗。
电阻是由导体构成的元件,通过电阻限制电路中的电流,并产生电热效应。
电阻对所有频率的信号都具有一定的阻抗。
在串联谐振电路中,电感、电容和电阻相互作用,形成一个振荡器。
振荡器的工作原理是在特定频率下,电感、电容和电阻的组合使得电路中的信号得到增强。
当电路中信号的频率等于谐振频率时,电感和电容之间的磁场和电场相互耦合,形成一个共振回路,电路中的信号得到放大。
在串联谐振电路中,共振频率可以通过以下公式计算:f=1/(2π√LC)其中,f是共振频率,L是电感的感值,C是电容的容值。
在串联谐振电路中,电阻对电路的共振频率有一定的影响。
当电阻很小时,电路的品质因数(Q因数)很高,电路的回路是相对封闭的,能够更好地实现信号的放大。
当电阻增大时,电路的品质因数减小,信号的衰减增大。
总结起来,串联谐振电路的原理是通过共振现象实现对特定频率的信号的增强或选择性放大。
电感、电容和电阻的相互作用形成一个共振回路,当电路中的信号的频率等于共振频率时,信号得到放大,并且对其他频率的信号具有高阻抗。
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Q(0 ) S sin 0
但 QL (0 ),QC (0 ) 并不分别等于零。
QL (0 ) 0 LI02 ,
QC (0 )
负号。
9
⑤谐振电路的品质因数 设谐振时电路中电流为:
i0
uS r
2U S cos 0t
r
2I 0 cos 0t
则电感瞬时储能为wL0 (t)
2 50106 2001012
1.59106 1.59MHz
Q 1 L, rC
1 L 1 50106
r Q
C 50
2001012 10
16
所以谐振时回路电流为
I0
US r
第27讲 串联谐振电路
主要内容: 1、品质因数的定义,电感线圈、电容器的品质因数; 2、rLC串联电路谐振的条件、谐振特征; 3、rLC串联谐振电路的选择性、带宽与品质因数的关系。
1
一、品质因数
品质因数Q定义:在正弦稳态电路下,元件或谐振电路
储能的最大值与其在一个周期内所消耗能量之比的2
倍。
Q
def
U L (0 ) U C (0 ) j0 LI0
U L (0 )
UC (0 )
r
US
j
0
r
L
U
S
j
r
U
S
对于电力系统,将造成
r
1时 ,U L (0 ),UC (0 )很大
电网的损坏。 对于电子线路,可以应8用
④无功功率互补
(0 ) 0 ∴功率因数 cos0 1
P(0 ) S cos S
I
2 0
rT0
r
r 0Cr r C r
11
Q
2
LI02
I
2 0
rT0
2f0 L
r
0 L
r
1
0Cr
1 r
L
Cr
U L (0 )
UC (0 )
j0 LI0
j
0 L
r
U
S
j
r
U
S
U L (0 ) jQU S
UC (0 ) jQU S
U r0
rI0
r U S r
U S
12
三、rLC串联谐振电路的频率响应
品质因数越高,损耗系数越小,电容器性能越好。 4
二、rLC串联谐振电路
通常,电容器损耗比电感线 圈的损耗小很多,可忽略不 计,故等效电路如右。
Z
U S I
r
j(L
1
C
)
r jX
Z r2 X2
arctan X
r
令X
L
1
C
0
则
1 LC
0
0时 , Z r , 呈阻性 , 电压与电流同相
1 2
Li02
LI02
cos2
0t
又 uC0 (t)
2I0 X C0 cos(0t 90 )
2I0
0C
s in 0 t
则电容瞬时储能为 wC0 (t)
1 2
Cu02
C
(
I0
0C
)
2
sin2 0t
wC 0max
C( I0 )2
0C
I
2 0
02 C
I
2 0
1C
LI02
w L0max
LC
10
结论1:谐振时电感和电容 元件储能的最大值相等。
为抑制临近电台信号干扰要求选择性好,希望Q大;
实际设计时要选取适当Q值,兼顾选择性和带宽要求。15
例1 一串联谐振电路,L=50µH,C=200pF,回路品质 因数Q=50,电源电压Us=1mV,求电路的谐振频率、 谐振时回路电流I0,和电容上的电压Uc0以及带宽B。
解:谐振频率为
f0
2
1 LC
1
5
Z r2 X2
arctan
X r
0
1 LC
X>0 感性
X<0 容性
6
1、谐振定义
对于图示串联电路而言,电 压和电流同相时的工作状况 称为电路发生了谐振。
2、发生谐振的条件
X
L
1
C
0
1 LC
0
3、谐振角频率、谐振频率
谐振角频率: 0
1 LC
谐振频率:f 0
2
1 LC
它们是由电路参数L、C决定的,与外施激励无关,称 为固有频率。
2
储能的最大值 周期内消耗的能
量
1、电感线圈的品质因数
考虑电感线圈的能量损耗时, 其电路模型如右。
设 i 2I cos t
则电感的储能为:
wL (t )
1 2
Li2 (t )
LI 2
cos2
t
w Lmax LI 2
2
电感最大储能为: w Lmax LI 2
一周期内线圈电阻r所消耗能量为:
wr I 2rT I 2r f 电感线圈的品质因数为:
Q 2 LI 2 2fL L
I 2r f r
r
2、电容器的品质因数
考虑电容器的能量损耗时, 其电路模型如右。
设 u 2U cos t
则电容的储能为:
wC
(t)
1 2
Cu2 (t)
CU
2
cos2
t
wC max CU 2
3
电容储能最大值为: wC max CU 2
一周期内电容损耗电导G所消耗能量为:
7
4、rLC串联谐振的特征:
① Z( j0 ) r ,其阻抗模 Z( j0 ) 最小。
当输入电压不变时,I0
US Z
US r
最大
实验时成为达到谐振的表征。
②谐振时感抗与容抗相等。
串联谐振电路的特性阻抗:谐振时的感抗值或容抗值。
0L
1
0C
1 L LC
L C
③可能出现过电压现象:串联谐振又称为电压谐振。
I U S
U S
Z
r
j(L
1
C
)
电路电流的频率响应为:
H(
j )
I U S
令
H0
1 r
r
1
j(L
1
C
)
1
1r
jQ(
0
0
)
H( j)
H0
1
Q
2
(
0
0
)2
——幅频特性
( )
arctan
Q(
0
0
)
——相频特性
13
H( j)
H0
1 Q2( 0 )2 0
( ) arctan Q( 0 ) 0
串联谐振电路谐振时总的瞬
时储能为:
w0
w L0
wC0
LI
2 0
结论2:谐振电路中任意时刻t的电磁能量恒为常数,
说明电路谐振时与激励源之间无能量交换。
谐振时,电路中只有r消耗能量。一周期内电阻r所消
耗能量为
wr0
I
2 0
rT0
I
2 0
r
f0
谐振电路的品质因数为:
Q 2 LI02 2f0 L 0 L 1 1 L
Q
0L
r
1
0 Cr
1 r
L
Cr
带宽 B 0 r (rad/s),或者B f0 r
QL
Q 2L
14
谐振电路具有选频特性 讨论: 1、Q值越高,幅频曲 线越尖锐,电路对偏离 谐振频率的信号的抑制 能力越强,电路的选择 性越好。 2、Q值越高,电路带 宽越窄。 3、谐振电路的实际应用举例——收音机选台 为减小信号失真要求带宽尽可能宽,希望Q小;
wG U 2GT U 2G f 电容器的品质因数为:
Q 2 CU 2 2fC C CR
U 2G f
G
G
电容器的性能也常用损耗角或损耗系数来衡量:
ZC
R //
1
jC
1
R
jCR
R
1 (CR)2
(1
jCR)
阻抗角 arctan CR , 损耗角 90
损 耗 系 数tan
1
CR
1 Q