谐振电路之原理与应用
谐振电路的原理和作用
谐振电路的原理和作用含有电感线圈和电容器的无源(指不含独立电源)线性时不变电路在某个特定频率的外加电源作用下，对外呈纯电阻性质的现象。
这一特定频率即为该电路的谐振频率。
以谐振为主要工作状态的电路称谐振电路。
无线电设备都用揩振电路完成调谐、滤波等功能。
电力系统则需防止谐振以免引起过电流、过电压。
电路中的谐振有线性谐振、非线性谐振和参量谐振。
前者是发生在线性时不变无源电路中的谐振，以串联谐振电路中的谐振为典型。
非线性谐振发生在含有非线性元件电路内。
由铁心线圈和线性电容器串联(或并联)而成的电路(习称铁磁谐振电路)就能发生非线性谐振。
在正弦激励作用下，电路内会出现基波谐振、高次谐波谐振、分谐波谐振以及电流(或电压)的振幅和相位跳变的现象。
这些现象统称铁磁谐振。
参量谐振是发生在含时变元件电路内的谐振。
一个凸极同步发电机带有容性负载的电路内就可能发生参量谐振。
串联谐振电路：用线性时不变的电感线圈和电容器串联成的谐振电路。
这种电路产生的谐振称串联谐振，又称电压谐振。
当外加电压的频率ω等于电路的谐振频率ω0时，除改变ω可使电路谐振外，调整L、C的值也能使电路谐振。
谐振时电路内的能量过程是在电感和电容之间出现周期性的等量能量交换。
以品质因数Q值表示电路的性能，Q值越大，谐振曲线越尖窄，则电路的选择性越好。
考虑信号源的内阻时，Q值要下降，因此，串联谐振电路不宜与高内阻信号源一起作用。
并联谐振电路：用线性时不变电感线圈和电容器并联组成的谐振电路。
其中的谐振称并联谐振，又称电流谐振。
以Q表示电路的性能，电路内的能量过程与串联谐振电路类似。
信号源内阻会降低Q 值，且内阻越小，品质因数值越小，所以并联谐振电路不宜与低内阻信号源一起使用。
式中R为电阻，L为电感，C为电容，ω为非谐振频率，ω0为谐振频率。
电路内的能量过程与串联谐振电路类似。
信号源内阻会降低Q 值，且内阻越小，品质因数值越小，所以并联谐振电路不宜与低内阻信号源一起用。
谐振的原理与应用
谐振的原理与应用1. 什么是谐振谐振是指在一定条件下，物体或系统的振动频率与外界施加的周期性力或激励信号的频率完全或接近相等的现象。
谐振可以使得物体或系统达到最大振幅，产生共振现象。
谐振现象广泛存在于自然界和工程中，并且被广泛应用于各个领域。
2. 谐振的原理谐振现象的产生是因为当外界施加的周期性力或激励信号的频率接近物体或系统的固有频率时，能量将被传递到物体或系统中，并且会导致振幅的增大。
这是因为在固有频率附近，物体或系统的阻尼相对较小，能量的损失也相对较小，因此能量可以积累并导致振幅增大。
3. 谐振的应用谐振现象在许多领域中都有重要的应用，下面列举了几个常见的应用：•音乐乐器：乐器的声音就是通过谐振产生的。
在乐器中，空腔和弦等部分都具有特定的共鸣频率，当演奏者使用合适的方法将能量输入到乐器中时，乐器产生的声音就能达到最大振幅。
•电子设备：在电子设备中，谐振用于构建振荡器和滤波器等电路。
振荡器是通过谐振将直流电能转化为交流电能，产生稳定的频率信号。
滤波器则是通过谐振特性选择或排除特定频率的信号。
•天线：天线是通过谐振原理来收集和辐射无线电频率信号的。
天线的长度或振荡器的谐振频率与要接收或辐射的信号的频率相匹配，使得能量可以被有效地传输或接收。
•建筑结构：在建筑结构中，谐振现象需要得到合理的控制。
例如，桥梁等长距离结构的自然频率需要避免与外界周期性激励信号的频率相接近，以防止共振现象带来的危害。
•医学诊断：谐振现象的一种应用是通过声波的共振来检测人体内部的异常。
例如，乳腺超声检查就是利用声波在乳房组织中的传播和反射特性来检测肿块等异常情况。
4. 谐振的注意事项在应用谐振的过程中，需要注意以下几点：•谐振频率的选择：根据具体应用的要求，选择合适的谐振频率。
需要确保谐振频率与外界激励信号的频率相匹配，以达到最佳的效果。
•阻尼的控制：在某些应用中，需要通过控制阻尼来调整谐振效果。
增大阻尼可以降低振幅，减小共振的影响。
rlc串联谐振电路总结
rlc串联谐振电路总结RLC串联谐振电路总结引言RLC串联谐振电路是一种基础的电路，广泛应用于各个领域，如通信、电力系统、医疗设备等。
本文将详细介绍RLC串联谐振电路的基本原理、特性以及应用，并结合实际案例进行分析和讨论。
一、RLC串联谐振电路的基本原理1.1 RLC电路元件介绍RLC电路由电阻（R）、电感（L）和电容（C）组成。
电阻是消耗电能的元件，电感是储存电能的元件，电容是储存电能的元件。
1.2 谐振的概念谐振是指电路中某些电压或电流的幅度具有最大值的现象。
RLC串联电路中，当电感、电容和电阻的参数选择合适时，可以实现谐振。
1.3 LRC电路的阻抗RLC串联电路的总阻抗可表示为Z = R + j(Xl - Xc)，其中R是电阻，j是虚数单位，Xl是电感的感抗（即感性阻抗），Xc是电容的容抗（即容性阻抗）。
感抗和容抗在不同频率下具有不同的大小和方向。
1.4 谐振频率谐振频率是指电路中感抗和容抗大小相等，阻抗最小的频率。
谐振频率可通过求解总阻抗为实数的频率得出。
二、RLC串联谐振电路的特性2.1 幅频特性幅频特性是指在不同频率下电压或电流的大小变化规律。
RLC串联电路在谐振频率附近，电压或电流的幅度较大，达到最大值；而在谐振频率之外，幅度逐渐减小。
2.2 相频特性相频特性是指在不同频率下电压或电流的相位差变化规律。
在谐振频率附近，电压与电流的相位差为0，即电压和电流完全同相；而在谐振频率之外，相位差逐渐增大。
2.3 幅相特性幅相特性是指在不同频率下电压或电流的幅值与相位差的关系。
在RLC串联电路中，幅值与相位差之间存在一定的关系，通常在Bode图中表示。
三、RLC串联谐振电路的应用3.1 通信领域RLC串联谐振电路在通信领域中被广泛应用于滤波器、调谐器等电路中。
通过合理选择电阻、电感和电容参数，可以实现滤波、频率选择功能。
3.2 电力系统RLC串联谐振电路在电力系统中用于电力因数校正、电力滤波等应用。
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。
lc谐振电路原理
lc谐振电路原理电路中的谐振现象是指当电路中的电感和电容达到一定的数值时，电路中的电流和电压会发生共振现象，这种现象被称为谐振。
在电路中，lc谐振电路是一种常见的谐振电路，它由电感、电容和电阻组成。
在这篇文章中，我们将介绍lc谐振电路的原理、特点和应用。
lc谐振电路的原理lc谐振电路由电感、电容和电阻组成。
当电路中的电感和电容达到一定的数值时，电路中的电流和电压会发生共振现象。
在lc谐振电路中，电容和电感的电流和电压具有相位差，它们的电流和电压的相位差是90度。
当电路中的电容和电感的电流和电压相等时，电路中的电流和电压达到最大值，这种现象称为谐振。
lc谐振电路的特点lc谐振电路具有以下特点：1. 频率选择性：lc谐振电路只有在特定的频率下才能发生共振现象。
当频率偏离谐振频率时，电路中的电流和电压会发生变化。
2. 高品质因数：lc谐振电路具有高品质因数，品质因数是指电路中能量的损失程度。
品质因数越高，能量损失越小，电路的效率越高。
3. 阻抗变化：lc谐振电路在谐振频率附近的阻抗变化很大，这种特点使得lc谐振电路在信号滤波和频率选择方面有广泛的应用。
lc谐振电路的应用lc谐振电路在电子电路中有广泛的应用，以下是几个常见的应用：1. 信号滤波：lc谐振电路可以用来滤除电路中的杂波和噪声，它可以对特定频率的信号进行滤波。
2. 频率选择：lc谐振电路可以用来选择特定频率的信号，它可以用于调谐收音机和电视机。
3. 振荡器：lc谐振电路可以用来产生高频振荡信号，它可以用于无线电通信中的发射和接收。
4. 功率放大器：lc谐振电路可以用来作为功率放大器的输入和输出端，它可以用于音响放大器和无线电发射机中。
总结lc谐振电路是电子电路中常见的谐振电路，它由电感、电容和电阻组成。
lc谐振电路具有频率选择性、高品质因数和阻抗变化等特点，它在电子电路中有广泛的应用，包括信号滤波、频率选择、振荡器和功率放大器等。
通过对lc谐振电路的研究和应用，我们可以更好地理解电路中的谐振现象，为电子电路的设计和优化提供有价值的参考。
谐振电路原理分析与运用
２ ０１ １ （ １ Ｏ ） ：ｌ ４ ２ １ ４ ５ ．
【 作者简介】 赖 少锋， （ １ ９ ９ ０ 一 ） ， 男， 本科， 广 东潮州人， 助理
无论是 串联谐振还是并联谐振 ， 整个电路 所吸收的无用功率值均为 ０ 。】 电场能量与
图 １ 电子镇流器串并联谐振电路工作原理 对圈 １ 电路进行假设 ： （ １ ） —个开关周
【 Ｄ】 ， 大学物理 实验，２ ０１ ２ （ ６ ） ： ６ ９ — ７ ２ ．
磁场能量 均处 于不断变化的状态中 ， 但是 它们 期内整流出来的直流电压 Ｅ ２ 】 邱 彬， 王 凯． 串并 联谐 振 电路 在 电子 镇 为恒压 （ ２） 开 【 之间会维 持一种此增彼减 ， 相互补偿的规律 流 器 中 的应 用 研究［ Ｊ 】 ． 制 造 业 自动 化， 关管与续流二极管器件理想 ， 可以实现零电压
串并联谐振 ： 电路原 理 ； 电子镇 流器
替导通会产生高频 电流 ， 实现直流到交流 的逆 变。图中的两个开关管无法 同时导通 ， 如果强
会 出现短路现 象 ， 加之 谐振现象发生于正弦稳 态电路 中 ， 它是一 行进行 同时导通 的话 ，
种特定的工作状态。谐振状态下 ， 电压与电流 半桥逆变 串并联 谐振输 出回路 的组成包括谐振 位相一致 ． 电路的总阻抗会达到极值或者与极 电容、滤波电容 、电感及负载 ， 因为电感 电流 图 ２ 电感电流与开关管电压相位关系
【 文章摘要ｌ
与灯之 间 ， 能够 将工频交流电源转换为高频交 流电源。在电子镇流器中 ， 谐振电路会向灯提
本文通 过谐振 电路 的工作原理 ， 分析 并介 绍了串并联谐振电路在 电子镇流器 中 的应用， 可资丰富讲授 电路原理课程 中的谐
电路谐振的原理及应用
电路谐振的原理及应用1. 电路谐振的基本概念电路谐振是指在一定条件下，电路中的电流和电压会出现共振现象。
在谐振状态下，电路中的能量会达到最大值。
谐振频率是使电路达到最大振幅的特定频率。
2. 电路谐振的原理电路谐振主要是通过电感和电容两种元件来实现的。
具体来说，电感元件主要提供电磁能量存储的作用，而电容元件则提供电场能量的存储作用。
当电路处于谐振状态时，电感元件和电容元件之间的能量交换是最大的。
3. 串联谐振电路串联谐振电路是最常见的一种谐振电路。
它由一个电感和一个电容串联连接而成。
当电路中的频率等于谐振频率时，电压和电流将达到峰值，电路呈共振状态。
串联谐振电路的特点： - 电感和电容的串联会引起频率选择性 - 在谐振频率附近，电压和电流峰值较大，能量损耗较小 - 能量的传输效率较高，可用于放大电路和振荡器设计4. 并联谐振电路并联谐振电路由一个电感和一个电容并联连接而成。
当电路中的频率等于谐振频率时，电流和电压将达到最大值，电路呈共振状态。
并联谐振电路的特点： - 电感和电容的并联会引起频率选择性 - 在谐振频率附近，电流和电压峰值较大，能量损耗较小 - 能量的传输效率较高，可用于滤波器和天线等领域5. 电路谐振的应用电路谐振在实际中有广泛应用，下面列举几个具体的应用场景：•无线通信：在手机、电视和无线电等设备中，用以调谐和放大信号，以便在特定频率范围内传输数据。
•声音放大：在音响系统和扬声器设计中，使用电路谐振来放大声音并调整音质。
•滤波器：通过选择适当的电感和电容值，电路谐振可作为滤波器以滤除特定频率的信号。
•振荡器：电路谐振在振荡器中应用广泛，例如在电子钟、天线和无线电发射器等设备中。
6. 总结电路谐振是一种特定频率下电压和电流达到最大值的现象。
串联谐振电路和并联谐振电路是常见的谐振电路结构。
电路谐振在无线通信、声音放大、滤波器和振荡器等领域有着广泛的应用。
深入理解电路谐振原理和应用可以帮助更好地设计和优化电路。
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L=
(2)多層線圈
L=
0.394 r N 6r + 10I &x：試以0.4cm的軸心，設計1個100nH的空 芯線圈。 sol: ∵ I=0.4cm，L=100nH=0.1uH I=2r→r=0.2(cm) ∴ N≒6.06Ts ∵0.4/6.06=0.066， 1mil=2.54*10-3 ∴∮ ≒25.98(mil) ，AWG#22
(c)變壓器耦合 以變壓器耦合的調諧電路亦為電感耦合 的ㄧ種，但非以電感相連，而是直接藉 二諧振電路中的電感，所形成的磁力線 相互耦合。 M=K√L1L2 Kc=1/ √Q1Q2 M：互感 ； K：耦合係數
8. 耦合型態： (1)臨界耦合(Critical Coupling) (2)極限偶合(Under Coupling) (3)過耦合 (Over Coupling)
3. 導線的集膚效應
當信號頻率增高時，對中心部份電流的阻 力亦會增強， 因而使中心部份的電流減少 而絕大部分的電子， 都將沿導線膚表流動 是為集膚效應(skin effect) 。
4. 空芯線圈 空芯線圈多用於高頻諧振或濾波電路，感 量一般介於nH~mH。 (1)單層線圈 2 2 0.394 r N 9r + 10I
(d)串聯諧振與並聯諧振特性比對表
對比項目 諧振
串聯諧振
並聯諧振
每一組LC有ㄧ 1.諧振頻率受電阻 個諧振頻率， 影響。 不受電阻影響 2.電路可能會在任 何信號頻率下諧 振。 3.電路可能無諧振 頻率。
(e)多級諧振電路 當頻寬要求更廣時，可設計為雙調諧電 路或用多級調諧電路，以取得較寬且平 坦的頻率響應。 若頻寬過寬時會在頻率響應的的頂部， 形成下陷的”山谷” 。ㄧ般可再增加一 級 並調諧在中心頻率，成為三級調諧設計 以填補下陷的頻率響應。
2. 導線的電阻 AR=ρ L
R=導線的電阻 ， Ω L =導線的長度 ， ft A =導線的截面積，cmil ρ=電阻係數， Ω- cmil/ ft
Ex: 試求ㄧ500呎長之銅質導線(Copper wire) 之電阻值， 已知導線直徑為0.25吋。
Sol:
AR=ρ L
2
A=(1000X0.25) =62500(cmil) ρ=10.37 Ω- cmil/ ft R=10.37X(500/62500)=0.08296(Ω)
(b)串聯諧振的應用 在高頻電路中，串聯諧振多用於某一特 定信號頻率時，可使該信號以最低衰減 通過，同時排拒所有其他頻率的信號。
在放大器的輸出電路上，接上一個串聯 諧振的旁路，成為某ㄧ特定頻率信號的 陷阱，可將與串聯諧振頻率相同的信號 旁路接地，而不影響其他頻率的信號通 過。
(c)並聯諧振與應用 並聯諧振電路以電感和電容並接組成。 並聯諧振電路在諧振頻率 fo時，所呈現 的阻抗為最大，而在高或低於 fo時，阻 抗當會隨之下降。在許多的應用上，都 以這一阻抗特性，用為過濾選擇所需的 設定頻率。
#
5. 品質因素(quality factor，Q) 說明元件儲存能量的能力。在電容上， 是以電場儲能；在電感上，是以磁場儲能。 ㄧ般而言，在實際應用的電抗性元件中 電容器的電阻性損耗甚低，因而會有較高的 Q值。電感器則因線圈導線的電阻不小，Q 值常會比電容器者為低。
Q=
電抗功率 電阻功率
6. 諧振電路 (a)串聯諧振 用電感和電容組成的串聯電路，設若信 號頻率為Wo(2Πfo)時，電路中的電感抗 (WoL)與電容抗(1/WoC)相等，則二電抗 將互相抵消，Zab之電抗為零而成為純電 組，此狀態稱為”串聯諧振” 。 Zab=Rs+j(WL-1/WC)
在實際應用上，為求獲得寬廣且平坦的頻 寬，常應用過度耦合以取得具有雙峰的頻 率響應，另外再加上一個單調諧電路以補 償雙峰之間的凹陷。
9. 設計實例 (1)297G001-LFR
(2)297G002-LFR
THE END
諧振電路之原理和應用
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9.
簡介 導線的電阻 導線的集膚效應和接近效應 空芯線圈 品質因素 Q 諧振電路 耦合電路 耦合型態 設計實例
1. 簡介 在高頻電路中，無論是放大器或振盪器， 基本的組成架構都少不了以電感和電容組合 的諧振電路(resonant circuits) 。 諧振電路可分為串聯諧振或並聯諧振。電 路中的電容或是電感，都可用為調諧單元， 調諧至所需的諧振頻率，因而又可稱為 調諧電路(tuned circuits) 。
7. 耦合電路 (a) 電容耦合 將兩隔離的諧振電路經電容器連接，成 為雙調諧電路，稱為電容耦合調諧電路 相連2個諧振電路，都調諧於同一頻率。 耦合電容的大小與二諧振電路的耦合程 度有關，若C過大由於耦合緊密將使頻 率響應的頂端太寬；若C過小則二級間 將無足夠能量傳輸而產生較高的損耗。
(b)電感耦合 電感耦合是以一個串接電感連接二個諧 振電路，以傳輸信號能量。