LCR串聯諧振電路基礎知識

2021-08-10 03:54:25 字數 1547 閱讀 4297

1. 諧振定義:電路中l、c 兩元件之能量相等,當能量由電路中某一電抗元件發布時,且另一電抗元件必吸收相同之能量,即此兩電抗元件間會產生一能量脈動。

2. 電路欲產生諧振,必須具備有電感器l及電容器c 兩元件。

3. 諧振時其所對應之頻率為諧振頻率(resonance),或稱共振頻率,以 f r 表示之。

4. 串聯諧振電路之條件如圖1所示:當q=q i2xl = i2 xc 也就是xl =xc 時,為r-l-c 串聯電路產生諧振之條件。

圖1 串聯諧振電路圖

5. 串聯諧振電路的特性:

(1) 電路阻抗最小且為純電阻。即 z =r+jxljxc=r

(2) 電路電流為最大。即

(3) 電路功率因子為1。即

(4) 電路平均功率最大。即p=i2r

(5) 電路總虛功率為零。即ql=qcqt=qlqc=0

6. 串聯諧振電路頻率計算公式:

(1) 公式:

(2) r - l -c 串聯電路欲產生諧振時,可調整電源頻率f 、電感器l 或電容器c

使其達到諧振頻率f r ,而與電阻r完全無關。

7. 串聯諧振電路品質因子(q值):

(1) 定義:電感器或電容器在諧振時產生的電抗功率與電阻器消耗的平均功率

之比,稱為諧振時之品質因子。

(2) q值計算公式:

(3) 品質因子q值愈大表示電路對諧振時之響應愈佳。一般q值在10~100 之間。

8. 串聯諧振電路阻抗與頻率之關係如圖(2)所示:

(1) 電阻r 與頻率無關,系一常數,故為一橫線。

(2) 電感抗 xl=2 π fl ,與頻率成正比,故為一斜線。

(3) 電容抗與頻率成反比,故為一曲線。

(4) 阻抗z = r+ j(xl xc)

當 f = f r時, z = r 為最小值,電路為電阻性。

當f > f r時, xl> xc ,電路為電感性。

當f < fr 時, xl< xc ,電路為電容性。

當f = 0 或f = ∞ 時, z = ∞ ,電路為開路。

(5) 若將電源頻率f 由小增大,則電路阻抗z 的變化為先減後增。

9. 串聯諧振電路之選擇性如圖(3)所示:

(1) 當 f = f r 時,,此頻率稱為諧振頻率。

(2) 當 f = f1或 f 2時,,此頻率稱為旁帶頻率、截止頻率或半功率頻率。

(3) 串聯諧振電路之選擇性:電路電流最大值變動至倍電流最大值時,其

所對應的兩旁帶頻率間之範圍,即為該電路之選擇性,通常稱為頻頻寬度或波寬,以bw 表示。

公式:(4) 當 f = f1 或 f2 時,其電路功率為最大功率之半,故截止頻率又稱為半功率頻率。

公式:(5) f 2> f r 稱為上限截止頻率, f 1< fr 稱為下限截止頻率。

公式:(6) 若將電源頻率f 由小增大,則電路電流i 的變化為先增後減,而質量因子q

值越大,其曲線越尖銳,即頻頻寬度越窄,響應越好,選擇性越佳。

(7) 當頻頻寬度bw 很寬,表示質量因子q值很低;若q<10 時,上列公式不

適用,此時諧振頻率為 。

圖 2圖3

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