谐振电路
第三讲 并联谐振电路
因此，并联谐振电路的谐振条件为B=0。 并联谐振电路与串联谐振电路的谐振（角）频率计算公式相 同。 1 谐振角频率： 0 LC 谐振频率：
f0 1 2 LC
2.2 并联谐振电路
实际的电感线圈总是存在电阻，因此当电感线圈与电 容器并联时，电路如图： （1）谐振条件
Y jC
1 R jL
RR
C C
LL 谐振时 B=0，即
L ) R j(C R 2 (L) 2 R 2 (L) 2 ω L 0 G jB ω C 0 0 R 2 (ω L ) 2 0
ω0
1 ( R )2 LC L
2.2 并联谐振电路
此电路发生谐振是有条件的，在电路参数一定时，满足
1 R L ( ) 2 0, 即 R 时, 可以发生谐振 LC L C
一般线圈电阻R<<L，则等效导纳为：
R L R 1 ) Y 2 j ( C ) j ( C L R (L) 2 R 2 (L) 2 (L) 2
L (3) 支路电流是总电流的Q倍，设R<< L U0 I0 Z I0 RC L U I0Z I0 RC
U I L IC U0C 0 L U / 0 L 0 L I L IC 1 Q I 0 I 0 U /( L / RC ) 0 RC R I L I C QI0 I 0
1 Y G jB G j( BL BC ) G j C L
谐振角频率 等效电路
ω0
1
LC
C
Ge
L
1 (0 L) 2 Re Ge R
2.2 并联谐振电路
谐振电路
谐振的概念：含有电感和电容的电路，在特定频率下，电压U 和I 同相，称呼这个时候的电路为谐振电路；谐振分串联谐振和并联谐振:串联谐振:d一般我们分析串联谐振的时候，理想模型是LC 串联，但实际电路中，电感和电容都有寄生电阻，所以用RLC 串联模型更接近实际电路；RLC 电路中，阻抗()ϕ∠=-+=Z X X j R Z C L当电路阻抗呈现纯阻性，没有任何感性和容性，我们就认为电路是谐振了，此时j (X L -X C )=0X L -X C =0 => X L =X C=>CL 001ωω==>，而角频率和频率的关系 ，从而有：角频率：频率：谐振电路知道谐振频率和电感以后，调容调谐:谐振电路知道谐振频率和电容以后，调感调谐：串联谐振电路的基本特征：1， 电路阻抗为纯电阻，且最小 Z 0=R ；2， 电抗为零，定义此时的感抗和容抗为特性阻抗，也就是；3， 品质因子Q=，此时U L0=U C0=QU s ，品质因子远大于1，故电感和电容上的电压远高于电源电压US ，此时发生的谐振叫电压谐振，但因为两者电压极性相反，故电路整体并未呈现高压；品质因子的物理意义：在谐振状态时，U C 和U L 比U S 大的倍数，Q=4， 功率全部消耗在电阻上，电感和电容上的无功功率为零。
并联谐振:对并联电路，用阻抗Z 分析比较复杂，因此我们推导电路中的导纳Y ：（谐振时，电压和电流相位差为零，U 、I 同相，导纳Y 的虚部为零，也就是：（（通常射频电感中R L 远小于 ，所以以上的公式可以推出来：（=>（=> =>（=>f=并联谐振电路的基本特征：1. 谐振时，回路U 与I 同相； 远小于 ，，I C =U ，并联电路的导纳，由于R L << ，导纳Y，Z —>∞2.谐振时，回路阻抗Z0=1/Y===L/ C3.并联谐振时，电路的特性阻抗与串谐一样；4.品质因子Q=, = I C0=QI0，由于Q>>1,故= I C0远大于I0，此时的谐振称为电流谐振。
浅析谐振电路的工作原理
浅析谐振电路的工作原理谐振电路是一种电子电路，用于在特定频率下产生共振现象。
它由电容器、电感器和电阻器组成，可以在电路中形成谐振频率。
谐振电路被广泛应用于无线电、通信、传感和电力系统等领域。
本文将对谐振电路的工作原理进行较为详细的分析和解释。
1. 谐振电路的基本结构谐振电路通常由电容器和电感器组成，有时会加入电阻器以实现一些特定的功能。
电容器和电感器的构成形式多种多样，根据电路设计的要求可以选择不同类型的组件。
2. 并联谐振电路的工作原理并联谐振电路是指电容器和电感器并联连接的电路，其谐振频率由电容器和电感器的参数决定。
在谐振频率下，电感器的感抗和电容器的阻抗相等，共同构成电路的等效阻抗为零，导致电流达到最大值。
3. 串联谐振电路的工作原理串联谐振电路是指电容器和电感器串联连接的电路，其谐振频率同样由电容器和电感器的参数决定。
在谐振频率下，电容器的阻抗和电感器的感抗相等，共同构成电路的等效阻抗为零，导致电压达到最大值。
4. 谐振电路的共振现象在谐振频率下，谐振电路会产生共振现象。
以并联谐振电路为例，当电压源的频率等于谐振频率时，电压源提供的电流首先通过电感器，然后通过电容器回到电源，形成一个封闭的电流回路。
由于电感器和电容器的阻抗等于零，所以整个电路的阻抗也等于零。
在这种情况下，电流会不断增大，直到电容器和电感器的损耗抵消电压源提供的电流。
5. 谐振频率的计算方法谐振频率可以通过电容器和电感器的参数计算得出。
对于并联谐振电路，谐振频率可以使用以下公式计算：f = 1 / (2π√(LC))其中，f为谐振频率，L为电感器的电感，C为电容器的电容。
6. 谐振电路的应用谐振电路在无线电通信领域有广泛的应用。
例如，在调谐电路中，谐振电路可以根据输入信号的频率进行选择性放大或衰减。
此外，谐振电路还可以用于频率标准、滤波器和频率调制等方面。
7. 谐振电路的变种除了一般的并联和串联谐振电路外，还有一些衍生的谐振电路结构。
谐振电路工作原理
谐振电路的工作原理1. 引言谐振电路是一种特殊的电路，它能够在特定的频率下产生共振现象。
谐振电路由一个电感器和一个电容器组成，它们之间通过一个交流信号源连接。
在特定的频率下，谐振电路可以实现能量的最大传输。
2. 能量传输原理谐振电路中的能量传输是通过电感器和电容器之间的相互作用来实现的。
2.1 电感器电感器是一种储存能量的元件，它由线圈组成。
当通过线圈中流过交流信号时，会在线圈周围产生磁场。
这个磁场会与线圈内部的自感感应产生相互作用，从而导致能量传输。
2.2 电容器电容器是一种储存能量的元件，它由两个导体板之间夹着绝缘层组成。
当两个导体板上有不同的电荷时，会在其周围产生电场。
这个电场会与导体板之间的介质极化产生相互作用，从而导致能量传输。
2.3 能量传输过程在谐振电路中，交流信号源会产生一个特定频率的交流信号。
当这个频率与谐振电路的共振频率相匹配时，能量传输效果最好。
当交流信号通过电感器时，线圈中会产生一个磁场。
这个磁场会储存一部分能量。
同时，由于线圈内部的自感感应，磁场会与电感器内部的自感产生相互作用。
在同一时间，交流信号也通过电容器。
两个导体板之间的介质极化会储存一部分能量。
同时，由于导体板之间的电场作用，介质极化会与电容器内部的极化现象产生相互作用。
由于磁场和电场都是能量传输的载体，在谐振频率下它们之间会发生共振现象。
共振现象使得能量在电感器和电容器之间来回传输，并且保持不断地增强。
3. 共振频率共振频率是谐振电路中最重要的参数之一。
它决定了谐振电路是否能够实现最大能量传输。
3.1 共振频率的计算在串联谐振电路中，共振频率可以通过以下公式计算：[ f_r = ]其中，(f_r)是共振频率，(L)是电感器的感值，(C)是电容器的电容。
在并联谐振电路中，共振频率可以通过以下公式计算：[ f_r = ]3.2 共振频率的意义共振频率决定了谐振电路中能量传输的效果。
当输入信号的频率与共振频率相匹配时，能量传输效果最好。
谐振电路的原理及应用
谐振电路的原理及应用1. 谐振电路的基本概念谐振电路是一种特殊的电路结构，可以在特定频率下获得较高的电流或电压幅度。
谐振电路由电感器和电容器组成，通过选择合适的元件参数，可以实现在某一频率下电感和电容之间的谐振。
2. 谐振电路的分类2.1. 串联谐振电路串联谐振电路是将电感和电容器串联连接在电路中的谐振结构。
在合适的频率下，电感和电容器之间形成共振，实现谐振现象。
串联谐振电路常用于无线通信中的频率选择电路和信号滤波器。
2.2. 并联谐振电路并联谐振电路是将电感和电容器并联连接在电路中的谐振结构。
在合适的频率下，电感和电容器之间形成共振，实现谐振现象。
并联谐振电路常用于放大器的频率扩展电路和振荡电路。
3. 谐振电路的原理3.1. 串联谐振电路的原理串联谐振电路的原理是通过电感和电容器的串联连接，当电感和电容器在特定频率下达到共振时，电路中的电流或电压幅度达到最大值。
共振频率可以通过以下公式计算：$$ f_r = \\frac{1}{{2\\pi \\sqrt{LC}}} $$其中，f_r代表共振频率，L代表电感的值，C代表电容器的值。
3.2. 并联谐振电路的原理并联谐振电路的原理是通过电感和电容器的并联连接，当电感和电容器在特定频率下达到共振时，电路中的电流或电压幅度达到最大值。
共振频率可以通过以下公式计算：$$ f_r = \\frac{1}{{2\\pi \\sqrt{LC}}} $$其中，f_r代表共振频率，L代表电感的值，C代表电容器的值。
4. 谐振电路的应用4.1. 无线通信中的应用谐振电路在无线通信中被广泛应用。
例如，无线电广播接收机中的频率选择电路使用串联谐振电路，可以选择接收特定频率的信号，屏蔽其他频率的干扰信号。
此外，天线接收电路中也常用到并联谐振电路，用于提高接收效率。
4.2. 振荡器的应用振荡器是一种产生连续振荡信号的电路，谐振电路常被用作振荡器的关键部分。
例如，LC振荡器中的电感和电容器通过共振实现信号的振荡，产生高频信号输出。
常用lc谐振电路
常用lc谐振电路常用LC谐振电路是一种基本的电路结构，由电感和电容组成。
它在电子领域中广泛应用于信号处理、滤波、放大等电路中。
本文将介绍LC谐振电路的基本原理、特点及应用。
一、LC谐振电路的基本原理LC谐振电路是由电感和电容组成的串联电路。
它的基本原理是利用电感和电容的特性，在特定频率下形成谐振。
具体来说，当电感和电容的阻抗相等时，电路达到谐振状态。
在LC谐振电路中，电感L和电容C形成一个振荡回路。
当电压作用在LC谐振电路上时，电容会储存电量，而电感会储存磁能。
在谐振频率下，电容和电感之间的能量会不断转化，形成振荡电流。
这种振荡电流可以在电路中传递和放大。
二、LC谐振电路的特点1. 高品质因数：LC谐振电路具有高品质因数的特点，品质因数是衡量振荡器稳定性的重要指标。
LC谐振电路的高品质因数使其在高频率下具有较好的谐振特性。
2. 窄带通滤波器：LC谐振电路可以用作窄带通滤波器，通过调整电感和电容的数值，可以选择特定的频率进行滤波。
这在通信系统中特别有用，可以去除杂散信号，提取所需信号。
3. 频率选择性：LC谐振电路具有频率选择性，只有在谐振频率附近的信号才能被放大。
这使得LC谐振电路可以用作放大器，选取特定频率的信号进行放大。
4. 相位变化：LC谐振电路在谐振频率附近，电压和电流的相位差为0，即电压和电流同相。
而在谐振频率之外，电压和电流的相位差为90度。
这种相位变化可以用于相位补偿和相位调整。
三、LC谐振电路的应用1. 振荡器：LC谐振电路可以用作振荡器，产生稳定的正弦波信号。
在无线通信中，振荡器是射频信号的重要源头。
2. 滤波器：LC谐振电路可以用作窄带通滤波器，选择特定频率的信号进行滤波。
在音频和射频信号处理中，滤波器是不可或缺的部分。
3. 放大器：在特定频率附近，LC谐振电路具有较大的增益，可以用作放大器。
在无线通信和音频放大中，放大器起到放大信号的作用。
4. 相位补偿器：由于LC谐振电路具有相位变化的特点，在某些电路中可以用作相位补偿器，调整信号的相位。
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谐振电路谐振电路谐振电路的结构谐振电路中主要是电感器和电容器两个元件。
谐振电路的分类谐振电路按连接方式不同可以分为LC串联谐振电路和LC并联谐振电路两种。
谐振电路的用途谐振电路在电路可以构成以下功能电路或单元电路：构成选频电路或选频放大器，这类电路用来众多频率信号中选出所要频率的信号进行放大，该电路在收音机、电视机等电路中有着广泛的应用。
在正弦波振荡器电路中也有着广泛的应用。
构成吸收电路，这种电路用来在众多频率信号中将某一信号进行吸收，也就是进行衰减，将这一频率信号从众多频率信号中去掉。
（LC并联谐振电路）构成阻波电路，这一电路的功能与吸收电路相似，即在众多频率信号中阻止某一频率信号通过放大电路或其他电路。
构成移相电路，这一电路用来对信号进行移相，更多资料请点击进行查看。
谐振电路的原理用一个电容器和一个电感器接成一回路，假设电容内充满电荷。
电容内有电荷，电压会比电感高，这时电容便对电感放电，电感器充电后将电能转换成磁能存起来。
当电容放电完毕后，电感器内的磁能产生感应电动势便对电容器充电，这时电容又把电感中的磁能转换成电能存起来。
当电感放电完毕后电容又接着放电，如此反复循环地充放电就叫谐振。
当然电路的电感和电容都会对电流有一定阻碍，使得电路中的电流越来越小，最后到消失，这种现象就是衰减谐振。
谐振电路的参数在谐振电路中最重要的一项参数就是谐振频率，电容不断的充放电，一个充放电过程会有一个周期，称为振荡周期，也可以用振荡频率来描述。
振荡频率与电容和电容的大小有关，在电容和电感确定后，其电路的谐振频率也就确定了，所以谐振频率又称为固有频率或自然频率。
LC并联谐振电路用一只电容器和一个电感器并联在电路中组成的谐振电路。
电容的容抗和电感的感抗在并联谐振电路中可以等效成一只电阻器，这是一只阻值大小随交流电路频率变化而变化的电阻器。
当交流电路频率越来越大时，电容器的容抗却越来越小，而电感器的感抗却越来越大。
如果电感器的感抗远远大于电容器的容抗或太大而呈现开路状态时，电容器的容抗也就会远远小于电感器的感抗或太小而呈现短路状态。
谐振电路
1 LC
10 rad / s
7
L/C r
40
Ri
L/C r
40k
0
Q
250k (rad / s )
2）整个回路： o
Qe Q 1 Zo Ri
1 LC
U Z oe I s 20V
10 rad / s
7
3）各支路电流：
IR
i
20
Zo Ri
Z oe
Is U Y
1 r jL r jL r
2
(L)
2
谐振条件：
C
r
L
2
(L)
1 (
2
0
谐振阻抗： 0 Z 特征阻抗：
L/C r
L C
谐振频率：
r L
)
2
LC
0
实际工程中， r , o很高，在 o附近变化，故 0 L
o
2 1
0
Q
六、并联电阻Ri的影响：
0
Q Q0 1 Z0 Ri
1 LC
Z Z0 1
L /C
0
Q
Ri
Z0 Ri
品质因数、谐振阻抗下降；通频带增宽。 Ri ：称为展宽电阻
18
例1: 解:
图示谐振电路, 已知Us=12V , 求f0、、Q、f、U、Z0。
L2, C2可调。
谐振条件： 次级电流：
I2 X M I10 R22 R22
X 22 X 22
Z 22 R22 jX 22
Z11 R11 jX11
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IR GU IS
IL
1 U j R
j0 L
0 L
IS
jQIS
IC j0CU j0 RCIS jQIS
(9 50) (9 51) (9 52)
其中
Q
R
0 L
R0C
R
C L
(9 53)
称为RLC并联谐振电路的品质因数，其量值等于谐振 时感纳或容纳与电导之比。电路谐振时的相量图如图932(b)所示。
加一倍。总之， R、L和 C的改变造成
Q 1 L变化的倍
RC
数与UL= UC变化的倍数相同。
例9-18 电路如图9-30所示。已知 uS (t) 10 2 cosωt V
求: (l) 频率为何值时，电路发生谐振。
(2)电路谐振时, UL和UC为何值。
图9-30
解：(l)电压源的角频率应为
0
CU
2 C
LI
2 L
L U S R
2
(9 44)
可以从能量的角度来说明电路参数 R、L、C变化对电
感和电容电压UL= UC的影响。若电阻 R减小一半，或电感
L增加到4倍( Q 1
R
L C
增加一倍)，则总能量
W
LU
2 S
/
R 2增
加到4倍，这将造成电压UL=UC增加一倍。若电容 C减少到
l/4( Q增加一倍)， W CU总C2 能量不变，而电压UL= UC增
f
f0
2
1 LC
(9 35)
RLC串联电路在谐振时的感抗和容抗在量值上相等，
其值称为谐振电路的特性阻抗，用表示，即
0L
1
0C
L C
(9 36)
2. 谐振时的电压和电流
RLC串联电路发生谐振时，阻抗的电抗分量
导致
X
ω
0 L ω
1 0C
0
Z ( j0 ) R (9 37)
即阻抗呈现纯电阻，达到最小值。若在端口上外加电
图12—17串联电路谐振时的能量交换
电感和电容之间互相交换能量，其过程如下:当电流减 小时，电感中磁场能量WL=0.5Li2减小，所放出的能量全部 被电容吸收，并转换为电场能量，如图9-29(a)所示。当电 流增加时，电容电压减小，电容中电场能量WC=0.5Cu2减 小，所放出的能量全部被电感吸收，并转换为磁场能量， 如图9-29(b)所示。
1 C
1
rad/s 10 6 rad/s
10 4 10 8
(2)电路的品质因数为
Q 0 L 100
R
则
UL UC QU S 100 10V 1000 V
二、RLC并联谐振电路
图9-31(a)所示RLC并联电路，其相量模型如图9-31(b) 所示。
图9-31
驱动点导纳为
Y
(
j
)
I U
压源，则电路谐振时的电流为
I US US ZR
(9 38)
电流达到最大值，且与电压源电压同相。此时电阻、
电感和电容上的电压分别为
UR RI US (9 39)
UL
j0 LI
j
0 L
R
US
jQUS
UC
1
j0C
I
j
1
0 RC
US
jQUS
(9 40) (9 41)
其中
Q ω0 L 1 ρ R ω0 RC R
一、RLC串联谐振电路
图9-27(a)表示RLC串联谐振电路，图9-27(b)是它的相 量模型，由此求出驱动点阻抗为
图9-27
Z
(
j)
U I
R j(L 1 ) | Z ( j) | () C
其中
(9 31)
| Z ( j) | R2 (L 1 )2 C
L 1 () arctan( C )
能量在电感和电容间的这种往复交换，形成电压和电
流的正弦振荡，这种情况与 LC串联电路由初始储能引起的
等幅振荡相同(见第九章二阶电路分析)。其振荡角频率
ω 0＝
1 LC
，完全由电路参数L和C来确定。
谐振时电感和电容中总能量保持常量，并等于电感中
的最大磁场能量，或等于电容中的最大电场能量，即
W
WL
WC
0
1 LC
(9 48)
式中 ω 0
1 LC
称为电路的谐振角频率。与RLC串联
电路相同。
2.谐振时的电压和电流
RLC并联电路谐振时，导纳Y(j0)=G=1/R，具有最小
值。若端口外加电流源 IS ，电路谐振时的电压为
U
IS Y
IS G
RIS
(9 49)
电路谐振时电压达到最大值，此时电阻、电感和电容 中电流为（见下页）
电感和电容吸收的功率分别为：
pL (t) QUSm Im cos(0t) cos(0t 90) QUSI sin(20t) pC (t) pL (t) QUSI sin(20t)
由于 u(t)=uL(t)+uC(t)=0 (相当于虚短路)，任何时刻进 入电感和电容的总瞬时功率为零，即pL(t)+pC(t)=0。电感和 电容与电压源和电阻之间没有能量交换。电压源发出的功 率全部为电阻吸收，即pS(t)=pR(t)。
图9-32
(9 43)
若Q>>1,则UL=UC>>US=UR，这种串联电路的谐振称为
电压谐振。
3.谐振时的功率和能量
设电压源电压为uS(t)=Usmcos(0t)，则：
i(t)
Im
cos(0t)
U Sm R
cos(0t)
uL (t) QUSm cos(0t 90)
uC (t) uL (t) QUSm cos(0t 90)
R
(9 32) (9 33)
1. 谐振条件
当 ωL ωC1 0 ，即 ω
1 时，()=0,
LC
|Z(j)|=R,电压u(t)与电流i(t)相位相同，电路发生谐振。
也就是说，RLC串联电路的谐振条件为
0
1 LC
(9 34)
式中 ω 0＝
1 LC
称为电路的固有谐振角频率。
当电路激励信号的频率与谐振频率相同时，电路发生 谐振。用频率表示的谐振条件为
(9 42)
Q 称为串联谐振电路的品质因数，其数值等于谐振时
感抗或容抗与电阻之比。
图9-28
从以上各式和相量图可见，谐振时电阻电压与电压源 电压相等，UR＝US 。电感电压与电容电压之和为零， 即 UL UC 0 ，且电感电压或电容电压的幅度为电压源 电压幅度的Q倍，即
U L U C QU S QU R
G j(C 1 ) | Y ( j) | () L
其中
(9 45)
| Y ( j) | G 2 (C 1 )2 L
C 1 () arctan( L )
G
(9 46) (9 47)
1.谐振条件
当
C
1
L
0
时,
Y(j)=G=1/R，电压u(t)和电流i(t)
同相，电路发生谐振。因此，RLC并联电路谐振的条件是