高頻電路之LC併聯諧振迴路

2021-09-27 09:43:13 字數 2221 閱讀 1765

還記得上一次lc串聯諧振迴路的這個圖麼,看下面:

這是串聯諧振迴路的內容。對於併聯諧振迴路,我們研究的方向以此為基礎,尋找減小頻寬的方法與電路模型。

有時串聯諧振迴路的濾波器的頻率上下限之間的頻寬太大,會把一些無關的、不重要的訊號也留在通頻帶裡,因此需要減小頻寬,即是使圖形變瘦。另外,串聯電路的電阻太大時,電路的電流幾乎為零,因此我們也需要併聯電阻,這樣就可以解決電阻很大帶來的問題。

我們要使頻寬減小,就是要讓上面的圖線變瘦,即減小頻寬b。

我們按照通頻帶頻寬比值為0.7來算:

由上式來看,要使頻寬較小,只能讓q增大,頻率f是不能動的,因為一旦f改變,那麼圖中的上下限頻率會改變,此時要的訊號都不在指定的頻譜範圍內了,那麼這個濾波器自然就把我們要的訊號給過濾掉了,因此f不能變。再看下面這個式子:

由此看到,增大q,只能改變r。角頻率、電容電感都是不能動的,一旦動了,根據間接關係w=2兀f,可以知道頻率就又變了,理由同上。因此只能減小r。而r又是下面的式子:

由此便可以看到,l、c不能變,自然他們的阻抗不變,故只能改變電阻r了。怎麼變呢,變小唄,理由不再贅述。

由於上次我們說過了,電路的等效,對於電壓用戴維南,電流用諾頓。反過來說,我們在這個併聯較多的電路裡,就需要諾頓等效。

說明:圖中的g實際不是這樣的。因為l和c一定是有功率損耗的,但是該如何衡量,我們我們用乙個虛擬電導來等效計算。

同樣,我們開始模擬上次內容來推導:

對電壓做歸一化處理,這樣的話會易於求解頻寬。

其中的電導是:

注:

圖中的那個gc是相對於gl時可以忽略不計的,即認為電容是理想的。

將前面的電路圖簡化後,電路等效為如圖:

同樣,做計算:

相當於上次,可以發現諧振角頻率是和串聯lc一樣的。

關於品質因數

品質因數q是反映電路效能的乙個引數。例如以電感為例,q值越大,其損耗越少,效率越高。品質因數的表示式在電路帶載和空載時是有不同的表示式的,並且在串聯電路和併聯電路的表達也有些許不同。

利用電路的對偶關係可以很容易根據串聯電路的q值表示式寫出併聯電路的表示式。

關於對偶:

在電路的學習中可以發現,電路中的許多變數、元件、結構及定律等都是成對出現的,存在明顯的一一對應關係,這種模擬關係就稱為電路的對偶特性或對偶現象。例如,在平面電路中,對於每一節點可列乙個kcl方程;對於每一網孔可列乙個kvl方程。在這裡,電路變數電流與電壓對偶,電路結構結點與網孔對偶,電路定律kcl與kvl對偶。

電阻與電感對偶,電壓與電流對偶,電感與電容對偶。

我們只看看品質因數的表達在此的應用。

空載:忽略訊號源和負載的存在

給定併聯諧振迴路的f0=5mhz,c=50pf,通頻帶為150khz。試求電感l、品質因數q0。如果把通頻帶頻寬增加到300khz,應該在迴路兩端再併聯乙個多大的電阻?

關於併聯諧振迴路的內容就到這裡了,下次見。

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