谐振电路是一种能够在某一频率下产生
共振的电路,其主要特点是在特定的频率下电路中电压和电流达到最大值,而且耗能最小。
谐振电路由
电感和
电容两个元器件构成,这两个元器件串联或并联连接。电感具有储存
电能的性质,当电流通过时会形成
磁场,而电容则能储存电荷,在两极板之间产生
电场。在谐振电路中,电流和电压的变化会不断地相互转换,并在某一特定频率下保持同步,同时电感和电容也会发生交替能量储存与释放。
谐振电路的主要作用是在电路中产生共振现象,可以将电能转换为磁能和电荷储存,在无线电通信、
音频放大器和光学仪器等领域得到了广泛应用。同时,低通谐振电路还常用于
滤波器电路中,帮助实现对特定波长的信号进行过滤和调节。
概念简介
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。
谐振电路在
收音机技术、广播电视技术中有着广泛的应用。各种
无线电装置、设备、测量仪器等都不可缺少谐振电路。这种电路的显著特点就是它具有选频能力,它可以将有用的频率成分保留下来,而将无用的频率成分滤除,比如收音机、电视机。收音机的天线会同时接收多个电台发射的不同
载波的广播节目,而我们收听时,必须在这众多广播节目中选出我们所要接收的那一套广播节目,这就是选频(选台)。改变谐振电路的谐振频率,使其谐振在所需要接收台的载频上,从而选择出所接收台的广播信号,而滤除掉除此之外的其他台及外来的无用信号,这就完成了选台。电视机的选台也是如此。
内容介绍
其
动力学方程式是F=-kx。谐振的现象是电流增大和电压减小,越接近谐振中心,
电流表电压表功率表转动变化快,但是和
短路的区别是不会出现零序量。
串联简介
当串联回路电抗等于零时,称电路发生了串联谐振,RLC串联谐振电路如图9-9所示。
串联谐振时等效
阻抗最小,阻抗为纯电阻。串联
电阻的大小虽然不影响串联谐振电路的固有频率,但有控制和调节谐振时电流和电压幅度的作用。
并联简介
如图7-15所示电路为GLC并联电路,是另一种典型的谐振电路。并联谐振的定义与串联谐振的定义相同,即端口上的电压U与输入电流I同相时的工作状况称为谐振。由于发生在并联电路中,所以称为并联谐振。
应用简介
谐振电路在
电子技术中的应用是非常广泛的。由于它对频率具有选择性,在发送和接收设备中常作为高频和中频放大器的负载;谐振电路是
振荡器的重要组成部分;谐振电路在
电子电路中作吸收回路,用以滤除干扰信号等,下面举几个例子说明。
信号的选择
某AM
收音机的输入回路电路如图6-16所示。电路中,L1为收音机输入回路的接收天线,L2、C为谐振电路组成收音机选频电路,L3将选择出来的电台信号送到收音机接收电路。
收音机天线接收来自空中不同电台发射的
电磁波,调节C使L2、C谐振于某一所需电台的
载波频率上,此时L2上流过最大电流,将这一电台信号选出。调节C使L2、C谐振在不同电台的载波频率上,就可接收不同电台的节目。
信号的滤波
电视机经高频
调谐器混频后输出38MHz的
中频信号,如果外来信号中有38MHz的信号进入电视机,将对电视机的中频信号造成严重的干扰,所以必须将外来的38MHz的信号予以滤除,方法如图6-17所示,将LC串联谐振电路与电视机的输入端并联,且LC回路谐振于38MHz。根据串联谐振的特点,它对38MHz信号呈现一个很小的
电阻,相当于使38MHz信号对地
短路,不让外来的如其他电视机的中频信号进入电视机干扰本机中频
放大器的工作,同时也防止本机的中频信号通过天线向外辐射干扰其他机器工作。由于LC回路对电视信号呈现很高的
阻抗,不会影响电视机的正常工作。
元器件测量
Q表是用来测量品质
因数、
电感、
电容等参数的仪表,它是利用谐振电路特性来工作的,其原理可用图6-18来说明。
信号源使用频率和输出电压均可变的高频
信号发生器。测量时,改变频率的同时保持电源输出电压恒定不变。
测量
电感线圈Lx的Q值,将Lx与一个标准电容Cb串联后接在高频信号发生器的输出端,调节Cb的电容量或高频信号发生器的频率,使电路达到谐振,此时Cb两端的电压达到最大值且等于电源电压的Q倍。标准
电容器Cb两端可并接
电压表,也可并接Q表,宜接读出Q值,一般Q表的输出频率和标准电容Cb的电容值均有
刻度标明。
利用串联谐振时,已知的谐振频率f0和标准
电容Cb,可得到被测线圈Lx的电感量。