Seria circuit rezonant - studopediya

Circuit de oscilație serială este rezonant simplă (oscilant) de circuit. Seria circuit rezonant format din inductor conectate în serie și condensator. Atunci când sunt expuse la astfel de variabile de lanț (armonice) tensiune printr-o bobină și un condensator va curge curent alternativ, a cărui valoare este calculată prin legea lui Ohm: I = U / X # 931; . unde X # 931; - cantitatea de reactanței bobinei conectate în serie și condensator (sumele unitare utilizate).






Pentru a actualiza reamintirea modul în care Reactanta dependente de condensator și inductor al frecvenței tensiunii de curent alternativ aplicată. Pentru inductori, această dependență este de forma:

Din formula se observă că pe măsură ce crește frecvența, reactanța crește inductor. Condensatorul reactanță dependență de frecvența va fi după cum urmează:

Spre deosebire de inductanța la condensator totul este inversat - cu creșterea frecvenței, reactanța este redusă

Următoarea figură prezintă grafic dependența bobinei de reactanță XL și Xc de inel condensator (circular) frecvență # 969;. precum și un grafic al frecvenței # 969; suma algebrică a x # 931; . Diagrama arată, în esență, dependența de frecvență a seriilor reactanța totală circuitul rezonant.
Graficul arată că la o anumită frecvență # 969 = # 969; p. care reactivă bobina otivleniya conjugată și condensator sunt egale în valoare absolută (valoare egală dar opusă semn), rezistența totală a circuitului devine zero. La această frecvență, observată în circuitul de curent maxim, care este limitată doar de pierderile ohmice în inductor (adică rezistența activă a firului de înfășurare bobina) și o rezistență internă a unei surse de curent (generator). Frecvența la care este considerată un fenomen numit rezonanță în fizică se numește frecvența de rezonanță sau frecvența naturală a circuitului de oscilație. De asemenea, graficul arată că la frecvențe sub frecvența de rezonanță a seriei reactanța circuit rezonant este capacitiv, iar la frecvențe mai mari - inductive. În ceea ce privește frecvența de rezonanță, poate fi calculată cu ajutorul formulei Thomson, putem deduce din inductori Formula reactanță și condensator, egalează reactanțe lor reciproc:

Figura din dreapta prezintă un circuit echivalent al unui circuit rezonant serie, luând în considerare pierderile ohmice R. conectat la un generator de tensiune ideală a armonicii cu impedanță U. amplitudine (impedanta) a acestui circuit este determinată de: Z = √ (R2 + X # 931; 2). unde X # 931; = # 969; L-1 / # 969; C. La frecvența de rezonanță atunci când magnitudinea XL bobina de reactanță = # 969; L și condensatorul XC = 1 / # 969; C sunt egale în mărime, amplitudinea X # 931; este zero (deci, rezistența unui circuit activ pur) și curentul în circuit pentru a determina raportul dintre amplitudinea tensiunii generatorului la rezistenta pierderilor ohmice: I = U / R. Astfel, pe bobină și condensator, în care este stocată o energie electrică reactivă, aceeași tensiune scade UL = Vin = IXL = IXS.
În orice altă frecvență diferită de rezonanță, tensiunea la bornele bobinei și condensator nu sunt identice - acestea sunt determinate de amplitudinea curentului din circuit și valorile modulelor reactantele XL si XC .Poetomu rezonanță în serie circuitul rezonant se numește o tensiune de rezonanță. frecvența de rezonanță a circuitului se numește o frecvență la care impedanța buclei este pur activă (rezistiv) rezonanță harakter.Uslovie - această ecuație cantitatile reactantele de inductor și capacitate.

Unul dintre cei mai importanți parametri ai circuitului oscilanta (cu excepția, desigur, frecvența de rezonanță) sunt caracteristica (sau val) impedanta # 961; iar factorul de calitate Q. Caracteristica circuitului (val) circuit de impedanță # 961; este valoarea circuitului reactanță de capacitate și inductanță la frecvența de rezonanță: # 961; = XL = Xc la # 969; # = 969; p. Caracteristica impedanta poate fi calculată după cum urmează: # 961; = √ (L / C). impedanța caracteristică # 961; Este o măsură cantitativă a estimatorului de energie elementelor de circuit reactive stocate - o bobină (energie câmp magnetic) WL = (LI 2) / 2 și condensator (energie câmp electric) WC = (CU 2) / 2. Raportul dintre energia stocată de către elementele de circuit reactive la energia (rezistiv) pierderi ohmice pentru perioada numită Q conturul factor de calitate care „calitate“ se referă literalmente tradus din limba engleză. Factorul Q al circuitului oscilatorii - amplitudinea determinarea răspunsului caracteristic și lățimea și frecvența de rezonanță care arată de câte ori rezervele de energie din bucla mai mult decât pierderea de energie pe perioada de oscilație. Factorul de calitate ia în considerare activ R. rezistența de sarcină
Pentru seria de rezonanță a circuitului RLC în lanțuri, în care toate cele trei elemente sunt conectate în serie, factorul de calitate este calculat:

în care R. L și C - rezistență, inductanță și capacitate a circuitului rezonant, respectiv. Inversul factorului de calitate d = 1 / Q se numește circuitul de amortizare. Pentru a determina Q-factor este utilizat de obicei prin formula Q = # 961; / R. unde R este rezistența pierderilor ohmice contur ce caracterizează puterea rezistive (pierderi ohmice) Circuit P = I 2 R. Q circuite oscilatorii actuale formate la inductori discrete și condensatori, variază de la câteva la o sută sau mai mult. Factorul de calitate diferite sisteme de vibrație, bazate pe principiul efectelor piezoelectrice și alte (de exemplu, rezonatoare de cuarț) pot fi de până la câteva mii sau mai mult.

Proprietățile de frecvență ale diferitelor circuite în domeniu estimat, de obicei, folosind caracteristicile de amplitudine-frecvență (răspuns în frecvență) sunt ele însele considerate circuite cu patru poli. Cifrele de mai jos arată două quadrupol simplu care conține circuitul de oscilație în serie și frecvența de răspuns a acestor circuite, care sunt furnizate (arătate prin linul solid). Axa verticală reprezintă graficele de răspuns de frecvență ale coeficientului de tensiune K de transfer de lanț, care arată un circuit de tensiune de ieșire la atitudinea de intrare.

Pentru circuite pasive (adică, care nu conțin elemente de ranforsare și surse de energie), valoarea K nu depășește niciodată unitatea. Ac circuit de rezistență prezentată în figură, va fi un impact minim dacă frecvența egală cu frecvența de rezonanță a circuitului. În acest caz, câștigul buclei este aproape de unitate (determinată de pierderile ohmice în circuit). La frecvențe diferite de rezonanță impedanța circuitului de curent alternativ este suficient de mare, și, prin urmare, bucla câștig ar scădea la practic zero.

La rezonanță, în acest circuit, sursa semnalului de intrare este efectiv scurtcircuitat circuit de joasă impedanță, care la frecvența de rezonanță a unui astfel de coeficient de transfer de lanț scade practic la zero (din nou datorită prezenței rezistenței pierderii finite). In schimb, atunci când frecvențele de acțiune de intrare separate considerabil de rezonanță, coeficientul de transfer de lanț este aproape de unitate. proprietate circuit oscilant schimba foarte mult raportul de transmisie la frecvențe aproape de rezonanță, este utilizat pe scară largă în practică, atunci când nevoia de a aloca o frecvență a semnalului specific al multitudinii de semnale care nu sunt necesare localizate la alte frecvențe. Astfel, orice radio cu ajutorul circuitelor oscilante este asigurată prin setarea frecvenței postului de radio dorit. Circuit de proprietate oscilație izolată dintr-un set de frecvențe se numește selectivitate sau selectivitate. Intensitatea se modifică atunci reglarea frecvenței buclei câștig a efectelor de rezonanță, de obicei, estimate folosind parametrul numit lățime de bandă. Pentru lățime de bandă a primit interval de frecvență în care reducerea (sau creșterea - în funcție de tipul de lanț) coeficientul de transfer în raport cu valoarea sa la frecvența de rezonanță nu depășește valoarea de 0,7 (3dB).

Liniile punctate din graficele arată exact aceleași circuite AFC, circuite rezonante care au aceeași frecvență de rezonanță ca și în cazul discutat mai sus, dar care au un factor de calitate mai mică (de exemplu, rana inductor sârmă având o mare rezistență DC). După cum se poate observa din figuri, lățimea de bandă a circuitului expansiune și deteriorării sale (vot) proprietăți selective. Prin urmare, calculul și proiectarea de circuite rezonante trebuie să depună eforturi pentru a îmbunătăți factorul de calitate. Cu toate acestea, în unele cazuri, factorul de calitate al circuitului, dimpotrivă, este necesar să subestimeze (de exemplu, incluzând o bobină de inducție în serie cu o mică rezistență valoare de rezistență), care evită denaturarea semnalelor în bandă largă. În timp ce, în cazul în care, în practică, trebuie să aloce semnal de bandă largă suficient de circuit selectiv nu este, în general, bazat pe circuite oscilante unice și sisteme mai complexe cuplate (tip plasă) oscilante, inclusiv Filtre multilink.