Sériový rezonančný LC obvod

Oct 20, 2025 Zanechajte správu

Najjednoduchšie pásmové filtre sú LC filtre - používajú tlmivky a kondenzátory (hoci v obvode sú vždy nejaké ďalšie odpory, ktoré ovplyvňujú činnosť).


Tieto komponenty môžu byť zapojené sériovo alebo paralelne a výsledné obvody sú tzvséria rezonančnéobvodov a paralelných rezonančných obvodov, resp. Slovo rezonancia sa používa preto, lebo tieto obvody reagujú na špecifické frekvencie, rovnako ako struny na husliach alebo gitare. Preto sa často označujú ako ladiace obvody.

 

5


Toto ukazuje niekoľko príkladov týchto obvodov spojených rôznymi spôsobmi. Rezonančná frekvencia sériových aj paralelných obvodov je spôsobená odporovým efektom, kde XL tlmivky sa rovná Xc kondenzátora. Riešením tejto rovnice môžeme získať rezonančnú frekvenciu

news-129-80


Kde f je frekvencia, L je indukčnosť, C je kapacita, ktorá predstavuje frekvenciu:

news-126-50


V paralelne ladenom obvode sú kondenzátory a tlmivky zapojené paralelne, takže majú rovnaké napätie. Pri rezonančnej frekvencii tiež máme, že ich reaktanty sú rovnaké. Podľa Ohmovho zákona striedavých obvodov, ak majú induktory a kondenzátory rovnaké napätie a reaktanciu, musia mať aj rovnaký prúd. Takže všetky majú rovnaký prúd. Ale pretože jeden z prúdov spôsobuje zvýšenie napätia o 90" a druhý prúd spôsobuje oneskorenie napätia o 90", sú od seba vzdialené 180". Preto je smer prúdov opačný, jeden stúpa a druhý klesá. Preto musí byť prúd v drôte vedúcom do sekundárneho ladiaceho obvodu nulový. Pretože vonkajší prúd vstupujúci do ladiaceho obvodu je nulový, obvod sa správa ako otvorený, ale bez prúdu).


Opačná situácia nastáva v asériová rezonancia (tiež známa ako sériové rezonančné zariadenie)obvod. Tu sú kondenzátory a induktory zapojené do série, takže prúd je rovnaký. Tentoraz napätie na jednej elektróde vedie prúd, zatiaľ čo napätie na druhej elektróde zaostáva za prúdom o 90 ". Preto sú tieto dve napätia od seba vzdialené 180 palcov. Pri rezonancii (iný spôsob, ako povedať 'pri rezonančnej frekvencii') sú ich reaktanty rovnaké, takže ich napätia sú rovnaké, ale opačné. Preto je celkové napätie celého sériového obvodu nulové, aj keď prechádzajúce obvodom je skratové. (prechádza aj prúd, ale neprechádza žiadne napätie).


Preto sme vytvorili nasledujúce empirické pravidlá:


Počas rezonancie vykazuje paralelný ladený obvod otvorený obvod.


Počas rezonancie saséria rezonančnéobvod vykazuje skrat.


Pri iných frekvenciách majú oba obvody určitú impedanciu. Pri približovaní sa k rezonančnej frekvencii obvod nie je úplne otvorený (pre paralelné ladenie) alebo krátky (pre sériové ladenie), ale stále veľmi blízko. Čím ďalej od rezonančnej frekvencie, tým je obvod menší a môže dôjsť k prerušeniu alebo skratu.

news-311-254


Oba tieto obvody môžu slúžiť ako selektívne filtre, ktoré umožňujú prechod určitých frekvencií a bránia prechodu iných. Môžu spájať ladiace obvody medzi dvoma základnými smermi, ako sú (a) a (b) (v takom prípade bude signál kratší v závislosti od impedancie obvodu), alebo signál musí prejsť LC obvodom zo vstupu na výstup, ako je znázornené v (c) a (d) (v takom prípade bude viac-menej prechádzať v závislosti od impedancie obvodu).


Ako príklad použijeme obvod (a). Počas rezonancie vykazuje paralelný ladený obvod otvorený obvod, pričom väčšina vstupného signálu priamo dosahuje výstup cez odpory. Podľa rôznych výstupných zaťažení môže byť v sériovom rezistore prúd, takže môže dôjsť k strate napätia, ale môžeme to ignorovať. Okrem rezonancie však už ladiaci okruh nie je otvorený; Spôsobuje prechod zvýšeného prúdu cez sériový odpor, čo vedie k zvýšeniu poklesu napätia. Čím ďalej od rezonancie, tým väčší je pokles a tým menšie je výstupné napätie.


Ak ponecháme vstupné napätie konštantné, ale zmeníme frekvenciu a potom vykreslíme vzťah medzi výstupným napätím a frekvenciou, získame graf podobný obrázku (a). Vidíme, že vrchol výstupu sa objavuje pri rezonančnej frekvencii a na oboch stranách je pokles. V blízkosti rezonancie skutočne prechádza frekvenčné pásmo, zatiaľ čo frekvencia ďaleko od rezonancie je znížená (aj keď nie úplne zastavená). Pretože existuje frekvenčné pásmo, ktoré môže prechádzať, nazýva sa to pásmový filter. Obvod (c) na obrázku je tiež pásmový filter; Vzhľadom na skutočnosť, že sériový rezonančný obvod je v bode blesku skratovaný, frekvencia rezonancie prechádza cez (a blízko), zatiaľ čo frekvencia klesá ďalej, pretože sériový rezonančný obvod má teraz určitú reaktanciu.


Obvody (b) a (d) robia opačnú vec - prestávajú signalizovať pri rezonancii; Obvod (b) sa dosiahne skrátením signálu, zatiaľ čo obvod (d) sa dosiahne otvorením cesty medzi vstupom a výstupom. Dokonca aj blízko rezonancie zoslabia signál, takže zastavia (alebo zoslabia) frekvenčné pásmo, ako je znázornené na obrázku (b). Preto sa nazývajú pásmová zádrž alebo pásmové zádržné filtre.


Všimnite si podobnosti medzi týmto a RC dolnopriepustnými alebo hornopriepustnými filtrami diskutovanými v predchádzajúcej kapitole. Hoci tu hovoríme o medznej frekvencii, skutočná krivka ukazuje, že medzná hodnota je v skutočnosti veľmi pomalý pokles. Dochádza tiež k postupnej zmene na oboch stranách rezonančnej frekvencie.

Zaslať požiadavku

whatsapp

Telefón

E-mailom

Vyšetrovanie