LC并联谐振回路
第2讲LC谐振回路
）
1
j（L
0
1
0
）
1
jQ（
0 ）
r rC
r 0 rC 0
0
LC谐振回路
失谐量 绝对失谐量 广义失谐量
f f f0 或 0
Q（ 0 ） Q ( 0 )( 0 ) Q 2()
0
0
0
Q 2() Q 2(f )
0
f0
LC谐振回路
•
N( f )
1
1 j
•
N( f )
路上并联多大电阻才能满足放大器所需带 宽要求?
LC谐振回路
解： 1
L
1
02
1
(2 )2 f02C
L ( 1 )2
2
1 f02C
10 6
25330 f02C
5.07u
2
R0 Q0L 100 2 107 5.07 106 3.18 104
31.8k
B f0 100 kHz Q
LC谐振回路
并联回路适合与信号源和负载并联连接，使有 用信号在负载上的电压振幅增大。
LC谐振回路
例1 设一放大器以简单并联振荡回路为负载, 信 号中心频率fs=10MHz, 回路电容C=50 pF, (1) 试计算所需的线圈电感值。 (2) 若线圈品质因数为Q=100, 计算回路谐振电
阻及带宽。 (3) 若放大器所需的带宽B=0.5MHz, 则应在回
应使 Z S Z P
RS
X
2 P
RP2
X
2 P
RP
XS
RP2
RP2
X
2 P
XP
LC谐振回路
由于Q值不变，有
Qe
LC谐振回路
1 2
1 时对应的频率范围： 2
得：
BW0.7 2f 0.7 f 2 f1
2、矩形系数：选择性好坏。
f0
Q0
∴ Q0 值越大BW0.7 越窄，选择性好。
K 0.1
BW0.1 99 BW0.7
理想情况下 K 0.1 1
Q0 值越大曲线愈尖锐，选择性越好。 ∴选择性与 BW 矛盾。 0.7
Rp 2 Rp 2 X p 2
Xp
或
RS 2 X S 2 Rp RS
RS 2 X S 2 Xp XS2
且
XS X p Qe RS Rp
∴
Rp (1 Qe 2 ) RS Q 10 e
X p (1 1 )XS Qe 2
R p Qe 2 RS
X p XS
图1-17 感分压式电路
同理可得
1 2 RL RL n
图1-18
等效电路
n
结论：
（ｎ<1时）采用部分接入方式时，阻抗从低抽头向高抽头转换时，等
），增强的倍数是 2 。 ， RL 效阻抗将增加（ Z L n
1
L2 L1 L2
显然，部分接入时，合理选择抽头位置（即ｎ值），可将负载变换为 理想状况，达到阻抗匹配的目器等效变换.动画
N1
（ N 、N 2 为变压器变比）（ 用功率相等的概念证明：
n
为接入系数）
V1 N1 1 V2 N 2 n
V2 2 V12 变换前后负载所得功率相等 2 R 2 R L L
且
1．3．2 变压器阻抗变换电路
互感部分接入.动画
设变压器为理想无耗的变压器，绕在同一磁芯上，紧耦合。 图中：
lc串并联回路谐振原理
lc串并联回路谐振原理LC串并联回路是一种常见的电路配置，在无线通信、滤波器、放大器等领域都有重要的应用。
它们能够实现信号的选择性放大和滤波，是许多电子设备中不可或缺的组成部分。
所谓LC串并联回路，就是由电感元件（L）和电容元件（C）组成的串联或并联电路。
首先我们来了解一下LC串联回路的谐振原理。
当LC串联回路处于谐振状态时，电感和电容的组合能够实现对某一特定频率的信号进行放大和传输。
在串联回路中，电感和电容的阻抗相互抵消，使得电路呈现出纯电阻的特性。
此时，电路的谐振频率可以通过计算得到：\[f = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}\]其中，f为谐振频率，L为电感的值，C为电容的值。
当外界信号频率与谐振频率相同时，电路的阻抗最小，信号通过电路会得到最大的放大增益。
对于LC并联回路来说，其工作原理与串联回路类似，但是电流、电压的特性有所不同。
并联回路中，电感和电容的阻抗相互加和，使得回路呈现出纯电导的特性。
谐振频率的计算公式与串联回路相同，通过合适的选择电感和电容的值，可以实现对某一特定频率的信号进行选择性滤波。
LC串并联回路在实际应用中有许多重要的特性和设计原则。
以下是几个相关的参考内容：1. LC回路的频率响应在设计和分析LC回路时，了解其频率响应是十分关键的。
频率响应可以通过电路的传输函数来描述，即输入信号与输出信号之间的关系。
传输函数通常以复数的形式表示，可以分解成增益和相位两个分量。
通常情况下，LC回路在谐振频率附近具有较高的增益，而其他频率上的信号会被抑制。
2. 调整谐振频率通过调整电感和电容的值，可以改变LC回路的谐振频率。
电感的值越大，谐振频率越低；电容的值越大，谐振频率越高。
这对于设计和调整LC回路的谐振频率非常重要，可以使其适应不同频率的信号处理需求。
3. 能量存储和能量损耗在谐振状态下，LC回路能够存储能量，并在电容和电感之间来回转移。
这种能量存储和转移是由于电场和磁场的相互作用导致的。
LC并联谐振回路阻抗变换电路的分析-2电子教案.
学习情境详细设计授课教师：学习领域名称：电子电路的分析与应用学时数：子领域高频信号的发射和接收电路的分析与制作学习班级学习情境LC并联谐振回路阻抗变换电路的分析建议学时 3参考资源教材、课外读物等教学方法问题讨论教学法、讲授（PPT）教学设计从放大电路的选频网络讨论入手，清楚地认识到信号源及负载对谐振回路的影响，阻抗变换特性。
使之在实际电路应用中，减小外部电路对谐振回路的影响，达到输入与输出电路的最佳阻抗匹配。
学习目标1. 会分析并联谐振回路的选频特性、通频带和选择性，2. 会分析常用阻抗变换电路教学过程课程导入在回顾小信号谐振放大器的选频特性的基础上，提出小信号谐振放大器中，为什么电源接到LC回路的中间抽头上的问题，以引入电源和负载如何接入LC回路的讨论。
图6.2.1 单调谐放大器教学过程一、任务提出小信号谐振放大器的选频作用主要是由LC谐振回路品质因素等参数决定。
LC谐振回路的品质因素与谐振回路的电阻有关，信号源及负载的接入也会影响回路的品质因素，并且为了能有效地传输信号，对信号源的阻抗与负载阻抗有一定的要求。
本项目任务就是对LC并联谐振回路进行研究，研究信号源及负载对谐振回路的影响、阻抗变换关系，以期在实际电路中能正确运用。
二、计划准备针对提出的项目任务，首先应该设计一个研究电路，制定研究方案，然后具体进行分析与讨论，得出必要的结论。
三、具体实施阻抗变换电路是一种将实际负载阻抗变换为前级网络所要求的最佳负载阻抗的电路。
阻抗变换电路对于提高整个电路的性能具有重要作用。
1、信号源及负载对谐振回路的影响研究一个实际的LC 并联谐振回路，假如接入一个实际的电流源及负载，通过分析讨论得出接入信号源后的回路品质因素。
并且比较未接入信号源时的品质因素，说明信号源对谐振回路品质因素的影响。
图6.2.3 有载品质因素研究电路 LC 谐振回路的品质因素：R CLQ =LC 谐振回路的有载品质因数：LC R Q e e = 其中R e =R S //R P //R L2、变压器阻抗变换电路的研究图6.2.4所示为变压器阻抗变换电路的研究电路，分析讨论把负载阻抗折算到输入端，研究得出等效负载阻抗R L ′，假定接入系数n ＝N 2／N 1。
LC并联谐振回路及选频放大电路
也很小。
的信号有放大作用
模拟电子技术
8. 信号发生器
正弦波信号发生器的组成
.
.
Xid 放大环节 A· Xo
. Xf 正反馈网络 F·
+
+·
加入正反馈网络，可以 –
组成正弦波信号发生器
CL +
T
+
·
+
–
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谢 谢！
模拟电子技术
8. 信号发生器
8.1 正弦波信号发生器
8.1.1 正弦波自激振荡的基本原理 8.1.2 RC 型正弦波信号发生器 8.1.3 LC并联谐振回路及选频放大电路
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8. 信号发生器
8.1.3 LC 型正弦波信号发生器
.
.
Xid 放大环节 A· Xo
. Xf 正反馈网络 F·
正弦波信号发 生器的组成
+
·
+·
+
––
RC
+
T
+
·
+
–
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8. 信号发生器
工作原理
当 f = f0（ LC并联谐振频率）时 等值电阻 R0 达到极大值。
CL +
（1）输出电压幅值最大。
+
（2）输出与输入电压反相。 +·
当 f ≠ f0（ LC并联谐振频率）时 –
T
+ ·
+
–
等值电阻 R0 较小，输出电压幅值放大电路主要对谐振频率f0
·+
·
·
L
C
0
–
R
f0
Q大 Z
一、LC并联谐振回路
一、LC并联谐振回路2010-12-12一、LC并联谐振回路LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号,电路中的选频网络由电感和电容构成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。
它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
1.LC并联谐振回路的等效阻抗图1 LC并联谐振回路LC并联回路如图1所示,其中R暗示回路的等效损耗电阻。
由图可知,LC并联谐振回路的等效阻抗为(1)考虑到通常有,所以⑵2.LC并联谐振回路具有以下特点由式⑵可知,LC并联谐振回路具有以下特点：(1)回路的谐振频率为或(3)⑵谐振时,回路的等效阻抗为纯电阻性质,并达到最大值,即(4)式中,称为回路品质因数,其值一般在几十至几百范围内。
由式⑵可画出回路的阻抗频率响应和相频响应如图2所示。
由图及式(4)可见,R值越小Q值越大,谐振时的阻抗值就越大,相角频率变化的程度越急剧,选频效果越好。
LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号,电路中的选频网络由电感和电容构成。
常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式、电感三点式和电容三点式。
它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
(3)谐振时输入电流与回路电流之间的瓜葛由图1和式(4)有通常,所以。
可见谐振时,LC并联电路的回路电流或比输入电流大得多,即的影响可忽略。
这个结论对于分析LC正弦波振荡电路的相位瓜葛十分有用。
二、变压器反馈式LC振荡电路1.电路构成图1所示为变压器反馈式LC振荡电路。
由图可见,该电路包孕放大电路、反馈网络和选频网络等正弦波振荡电路的基本构成部分,其中LC并联电路作为BJT的集电极负载,起选频作用。
反馈是由变压器副边绕组N2为实现的。
下面首先用瞬时极性法来分析振荡回路的相位条件。
2.相位均衡条件判断相位均衡条件的判断参考动画。
图1变压器反馈式LC振荡电路3.起振与稳幅变压器反馈式LC正弦波振荡电路起振的幅值条件是环路增益大于1,只要变压器的变比和BJT选择适当,一般均可以满足幅值条件。
LC谐振回路的特性分析
lc电路在调谐放大器和lc振荡电路等很多电子电路中具有十分重要的作用,是不可缺少的组成部分,它的性能好坏直接关系到电子设备的质量。
为了描述lc回路的性能,引人了一个重要概念即品质固数。
但一些教材和资料对各种品质固数没有严格区分,容易使学生产生误解。
现对这个问题,进行探讨和分析1、元件的品质因数lc回路的组成元件是电感l和电容c,虽然它们都是电抗性元件,但实际上都不是理想电感和理想电容,都存在损耗。
电感线圈一般由铜线绕制而成,有的还采用磁芯,固此都有损耗。
实际电感可以看作由电感l及损耗电阻rl串联而成,如图a所示。
但我们需要的毕竟是它的电抗性,即它的感抗ωl必须远大于损耗电阻rl。
为此引入品质固数ql来描述它的电抗性:ql=ωl/rl一个电感线圈的ql值越高,就越接近于理想电感。
通常,实用电感线圈的ql值可达50～200。
同样,实际电容也存在损耗和泄漏,忽略漏电阻,它可看作电容c及损耗电阻rl串联而成,如图b,也可用品质因数qc来衡量实际电容的容抗性:qc=1/ωcrl。
一般电容的损耗电阻至少比电感的损耗电阻小一个数量级,所以lc回路中,实际电容常被看作无损耗的理想电容,如图c。
当图中实际电感和电容有电流i流过时,电感中的无功功率ql=i2ωl,电容中的无功功率ql=i2/ωc,损耗电阻rl和rl上的有功功率prl和prc分别为:prl=i2rl,prc=i2rc。
简单分析可得出,ql和qc即是实际电感和电容上无功功率和有功功率的比值,这就是其实质含义。
元件的品质因数愈大,则损耗功率相对愈小,所构成的lc回路谐振特性愈好。
2、谐振回路的品质因数定义了元件的品质因数,可仿此法定义lc谐振回路的品质因数。
固为lc回路在电子电路中大都工作在谐振状态,所以为了描述谐振特性,在谐振频率ω。
处定义谐振回路的品质因数为无功功率和有功功率之比。
谐振回路可分为串联谐振回路和并联谐振回路。
实际电感、电容和激励源相串联,电路称为串联谐振回路,如图2(a)。
任务1.1.2 LC并联谐振回路
通常，谐振回路研究ω0附近的频率特性，由于ω 十分接 近ω 0，故可近似认为：
0 20
则可得
0
2 0
令 0
Rp Z 2 1 jQ 0 Rp Z 2 2 1 Q （ ）
0
arctan（ Q
2
0
)
8
Z
Δ
O -90º 90º 0º Δ
。
19
二、LC并联谐振回路技术指标的测试
2、测量通频带BW0.7
BW0.7 f H f L
BW0.7 f0 Q
【问题5】：图5中，
f H=
BW0.7=
， fL=
， Q=
，
。
图5 幅频特性曲线-通频带
20
二、LC并联谐振回路技术指标的测试
3、测量矩形系数K0.1
BW0.1 f H 0.1 f L0.1
、
。
4
一、LC并联回路的特性
1、LC并联谐振回路的选频特性
谐振回路由电感和电容组成，主要作 用：选择信号和阻抗变换。 根据电容与电感的连接方式不同，简 单的谐振回路有并联谐振回路和串联谐振 回路。 在谐振放大器中，LC并联谐振回路使用 更为广泛。
L的等效 电阻
L
. Is
L
C
. Is
r
C
+ • Uo
–
并联谐振回路的等 效阻抗
5
Z
一、LC并联回路的特性
1、LC并联谐振回路的阻抗频率特性
L
Z
Uo
Is
(r jL)(1 / jC ) r jL 1 / jC
r <<L
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并联谐振回路实验电路及原理
1.LC并联谐振回路的等效阻抗
LC并联回路如图1所示，其中R表示回路的等效损
图1?LC并联谐振回路
耗电阻。
由图可知，LC并联谐振回路的等效阻抗为
考虑到通常有，所以
2.LC并联谐振回路具有以下特点
由式（2）可知，LC并联谐振回路具有以下特点：
（1）回路的谐振频率为
（2）谐振时，回路的等效阻抗为纯电阻性质，并达到最大值，即
式中，，称为回路品质因数，其值一般在几十至几百范围内。
图?2
由式（2）可画出回路的阻抗频率响应和相频
响应如图2所示。
由图及式（4）可见，R 值越小，
Q 值越大，谐振时的阻抗值就越大，相角频率变化
的程度越急剧，选频效果越好。
（3）谐振时输入电流与回路电流之间的关系
由图1和式（4）有 通常
，所以。
可见谐振时，LC 并联电路的回路电流
或比输入电流大得多，即的影响可忽略。
这个结论对于分析LC 正弦波振荡电路的相位关系十分有用。
仿真电路图形
工作运行环境
仿真电路运行结果
结果为单位谐振曲线。
谐振时，回路呈现纯电导，且谐振导纳最小（或谐振阻抗最大）。
回路电压U 与外加信号源频率之间的幅频特性曲线称为谐振曲线。
谐振时，回路电压U00最大。
任意频率下的回路电压U 与谐振时回路电压U00之比称为单位谐振函数，用Ｎ（ｆ）表示。
Ｎ（ｆ）曲线称为单位谐振曲线。
实验总结：
(1)LC 并联谐振回路幅频曲线所显示的选频特性在高频电路里有着非常重要的作用，其选频性能的好坏可由通频带和选择性(回路Q 值)这两个相互矛盾的指标来衡量。
矩形系数则是综合说明这两个指标的一个参数，可以衡量
实际幅频特性接近理想幅频特性的程度。
矩形系数越小，则幅频特性越理想。
(2)LC 并联谐振回路阻抗的相频特性是条具有负斜率的单调变化曲线，这一点在分析LC 正弦波振荡电路的稳定性时有很大作用，而且可以利用曲线中的线性部分进行频率与相位的线性转换，这在相位鉴频电路里得到了应用。
同样，LC 并联谐振回路阻抗的幅频特性曲线中的线性部分也为频率与幅度的线性转换提供了依据，这在斜率鉴频电路里得到了应用。
(a)阻抗频率响应 (b)相频响应。