LC并联谐振电路和LC串联谐振电路

电源研发精英圈 2020-10-20 60738

根据电路中电感器L和电容器C的连接方式不同，共有两种基本的LC谐振电路：LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。

在放大器电路和其它形式的信号处理电路中，大量使用LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。下图是LC谐振电路的应用说明：

LC并联、串联谐振电路在应用中的变化较多，是电路分析的一个难点。

01 LC自由谐振电路

下图所示是LC自由谐振电路。电路中的L1是电感器，C1是电容器，L1和C1构成一个并联电路。

LC谐振的电-磁转换过程

如下图所示，LC谐振电路的基本谐振过程是：设一开始电容C1中已有电能，这时C1的电能对L1放电，这一过程是C1中的电能转换成线圈L1中磁能的过程，电容C1放电结束时，能量全部以磁能的形式储存在线圈L1中。

如下图所示，C1放电完毕后，线圈L1中的磁能又以线圈两端自感电动势产生电流的方式，对C1充电，这一充电过程是线圈L1中磁能转换成电容C1中电能的过程。

电容C1充电完毕后，电容两端的电压再度对线圈进行放电，开始又一轮的振荡、能量转换过程

02 LC并联谐振电路

下图所示是LC并联谐振电路，电路中的L1和C1构成LC并联谐振电路，R1是线圈L1的直流电阻，Is是交流信号源，这是一个恒流源。所谓恒流源就是输出电流不随负载大小的变化而变化的电源。为便于讨论LC并联电路，可忽略线圈电阻R1，简化后的电路如下图所示。

LC并联谐振电路的阻抗可以等效成一个电阻，这是一个特殊电阻，它的阻值大小是随频率高低变化而变化的，这种等效可以方便对电路工作原理的理解。

LC并联电路的一个重要特性：并联谐振时电路的阻抗达到最大。

输入信号频率高于谐振频率后，LC并联谐振电路等效成一只电容。

① 输入信号频率等于谐振频率时阻抗特性曲线：

② 输入信号频率高于谐振频率时阻抗特性曲线：

③ 输入信号频率低于谐振频率时阻抗特性曲线：

④ LC并联谐振网络电抗特性曲线：

⑤ LC并联谐振电路电路的频率特性曲线：

03 LC串联谐振电路

LC串联谐振电路是LC谐振电路中另一种谐振电路。

下图所示是LC串联谐振电路。电路中R1是线圈L1的直流电阻，也是这一LC串联谐振电路的阻尼电路，电阻器是一个耗能元件，它在这里要消耗谐振信号的能量。L1与C1串联后再与信号源相并联，这里的信号源是一个恒压源。

在LC串联谐振电路中，电阻R1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L1越大，存储的磁能也越多，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相互转换，只是电容C1和电感L1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R1消耗电能而损耗的信号能量。

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原文标题：LC谐振电路应用太难了？其实这一步至关重要

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责任编辑：haq

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