就是高Q值的諧振電路]]
电路的電諧振會在特定頻率(諧振頻率時)出現,此時電路元件中的阻抗或是导纳對消。在一些電路中,當電路的輸入和輸出阻抗幾乎是0,而传递函数很接近1時,就會有電諧振。像LC電路就是典型的諧振電路。
諧振電路會產生振鈴,而產生的電壓(或電流)會比所提供的大很多。諧振電路常用在無線通訊(无线电)上,可以用在傳送端和接收端。
LC電路
由电容器和电感元件的電路,其諧振是因為電感器磁場的減少會在繞組上產生電流,使電容器充電,而電容器放電時也會產生電流,讓電感器的磁場得以建立。此過程會持續進行,類似單擺,兩者都是簡諧運動。
在諧振時,LC電路的串聯阻抗為最小值,而並聯阻抗為最大值。諧振出現的頻率和電感器和電容器的值有關,可用在調諧器和濾波器上。諧振對電信電路有害,會產生不希望出現的持續性振盪和暫態振盪,會造成噪音、信號失真,也會破壞電路零件。
並聯諧振或是接近諧振的電路可以用來避免浪費電能,避免電感建立電場,或是電容充電放電。例如,感應馬達會浪費電感性電流,而同步馬達會浪費電容性電流。兩種馬達並聯使用,可以讓感應馬達和同步馬達之間彼此提供能量,讓電路中維持相同的詣振電流,將所有電流轉為可用的功。
因為在諧振時,電感性电抗和電容性電抗大小相等,因此
:\omega L = \frac{1}{\omega C}~,
so
:\omega = \frac{1}{\sqrt{LC\,}}~,
其中\omega = 2\pi f\,,而是諧振頻率,單位赫兹,是電感,單位亨利,是電容,單位法拉(上述都是使用国际单位制時的單位。)
諧振的量(和諧振可以持續多久)是由品質因子所決定,品質因子是電阻的函數:Q = \tfrac{1}{R}\sqrt{\tfrac{L}{C}\,}\,。理想上,沒有損失的電路其品質因子是無限大,但所有電路會有電阻,因此是有限的,一般會用更實際的電路來分析。
RLC電路
RLC電路是由電阻器、電感器、電容器所組成的電路,以並聯或串聯方式連接。RLC的名稱是因為在電路圖中,會用R,L,C來識別電阻、电感和電容。此電路會形成諧振子,和LC电路一樣會產生共振,但因為其中有電阻,若沒有電源持續提供能量,其產生的共振會漸漸衰減,這種電阻產生的效果稱為阻尼。電阻的存在會降低阻尼震盪的共振頻率,不過受激振盪的共振頻率仍和LC电路相同。就算電路中沒有電阻元件,實際電路中一定存在電阻。純LC電路是理想電路,不存在於實際應用上。
這類電路有許多應用,用在許多不同種類的电子振荡器上,其中一個重要的應用是調諧器,用在无线电接收机或电视机上,可以從周圍的無線電波中選擇特定某頻率段。在此應用中,此電路會用作調諧電路。RLC電路可以用在带通滤波器、带阻滤波器、低通滤波器或高通滤波器。像調諧應用就是带通滤波器的例子。RLC濾波器是二階電路,意思是其電壓或是電流可以用二階微分方程來描述。
這三種電路元件可以組合出許多不同的电路拓扑。三個串聯或是三個並聯是最簡單的,也是最直接可以分析的。不過也存在其他拓撲,有些在實務電路上有其重要性。有一個需要處理的問題是需考慮電感的電阻,電感是由繞線線圈所構成,繞線的電阻是不希望出現的特性,而其對電路也會有一定的影響。
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參考資料
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