RLC串联电路及其谐振
1.谐振的定义:
含R、L、C的一端口电路,在特定条件下出现端口电压、电流同相位的现象时,我们称电路发生了谐振。
2.串联谐振的条件:
如图1,我们搭建一个简单的RLC串联谐振电路:
电路总的阻抗函数为:
当X=0时,电路发生谐振,此时电路总的阻抗为R。所以,RLC串联电路发生谐振的条件为:
此时的称为谐振角频率:(谐振角频率只与电路的参数有关)
根据常见公式吗,可以得到谐振频率:
总的来说,可以这么理解,当外加信号的频率等于谐振频率时,整体电路的阻抗有最小值。此时电流的有效值应该是最大的,下面我们通过仿真来进行小验证。
3.电路仿真:
根据图1设置的参数,电路的谐振频率应该为:5.032kHz。首先我们看一下当输入信号为1kHz时候的结果:
再来看一下5kHz时候的结果:
再来看一下10kHz时候的结果:
可以看到,三组信号中输入信号频率为5kHz的时候电流的有效值是最大的,证明阻抗是三组实验中最小的。
4.串联RLC电路的品质因数:
品质因数的计算公式如下:
经过上文的描述不难发现,RLC回路对于输入信号的频率具有选择性。而品质因数Q正是衡量这一特性的指标。Q值越大,通频带越窄,选择性越好。
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