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LC并聯(lián)諧振濾波器的工作原理

CHANBAEK ? 來源:CSDN博主yummy說電子 ? 作者:CSDN博主yummy說電子 ? 2023-04-25 16:08 ? 次閱讀

LC的諧振頻率可以表示為:

wKgZomRGVPyAC_71AAAEkwdNCuA478.png

假設(shè)有外部信號(hào)施加在LC并聯(lián)電路上,會(huì)發(fā)生哪些現(xiàn)象呢? 在信號(hào)頻率比較低的時(shí)候,電容的容抗很大,信號(hào)難以通過,可以把電容這一支路理解為斷路,電路主要表現(xiàn)出感性阻抗; 在信號(hào)頻率比較高的時(shí)候,電路表現(xiàn)出容性阻抗。 不論是容性還是感性,都會(huì)存在相位的移動(dòng),就像周期信號(hào)通過電容或電感都會(huì)有相位移動(dòng)一樣。 當(dāng)信號(hào)頻率正好為諧振頻率時(shí),電路表現(xiàn)出阻性阻抗,且無相位移動(dòng)。 在理想狀態(tài)下,阻抗無窮大。

關(guān)于LC電路在諧振頻率下的阻抗,是可以通過嚴(yán)格的數(shù)學(xué)表達(dá)式求解的,但寫出來比較麻煩,本文按以下方法簡(jiǎn)化分析:

假設(shè)有個(gè)頻率為fo的交流電源,施加在LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上。 由于LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)沒有損耗,所以也無需電源提供任何能量,即不會(huì)有任何電流留入LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。 從電源的角度來看,就好像接了一個(gè)阻抗無窮大的“電阻”。 實(shí)際應(yīng)用時(shí),電路當(dāng)然會(huì)存在損耗,當(dāng)考慮LC電路的損耗時(shí),為了維持自激振蕩,每一次振蕩消耗多少能量,那么外部電源就會(huì)補(bǔ)充多少能量,從電源的角度來看,仍然可以認(rèn)為電源在為某個(gè)電阻提供能量。 所以,LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)在諧振頻率下,可以理解為電阻,表現(xiàn)出阻性。

利用這個(gè)原理可以制作LC諧振濾波器。 如果信號(hào)頻率等于諧振頻率,那么LC電路相當(dāng)于阻值很大的電阻,所以大部分電壓會(huì)分配在LC并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上。 LC并聯(lián)諧振濾波器如下圖。

wKgaomRHihuADA_CAAAsqICADC8427.png

下圖是LC并聯(lián)諧振濾波器的增益與相位仿真,使用的軟件是Tina TI.理論上來講,電感為2.2uH,電容為1nF,那么諧振頻率為3.39MHz。 可以看出在諧振頻率附近,幅度衰減最小,相位移動(dòng)最小。

wKgZomRHiiWARmW7AADLg5LPPEs919.png

LC也可以組成串聯(lián)的諧振濾波器,不過由于濾波效果差,不怎么實(shí)用。

wKgZomRHijmAB1zkAADR4Oc9CI4090.png

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