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LC并聯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

假設有外部信號施加在LC并聯電路上,會發生哪些現象呢? 在信號頻率比較低的時候,電容的容抗很大,信號難以通過,可以把電容這一支路理解為斷路,電路主要表現出感性阻抗; 在信號頻率比較高的時候,電路表現出容性阻抗。 不論是容性還是感性,都會存在相位的移動,就像周期信號通過電容或電感都會有相位移動一樣。 當信號頻率正好為諧振頻率時,電路表現出阻性阻抗,且無相位移動。 在理想狀態下,阻抗無窮大。

關于LC電路在諧振頻率下的阻抗,是可以通過嚴格的數學表達式求解的,但寫出來比較麻煩,本文按以下方法簡化分析:

假設有個頻率為fo的交流電源,施加在LC并聯網絡上。 由于LC并聯網絡沒有損耗,所以也無需電源提供任何能量,即不會有任何電流留入LC并聯網絡。 從電源的角度來看,就好像接了一個阻抗無窮大的“電阻”。 實際應用時,電路當然會存在損耗,當考慮LC電路的損耗時,為了維持自激振蕩,每一次振蕩消耗多少能量,那么外部電源就會補充多少能量,從電源的角度來看,仍然可以認為電源在為某個電阻提供能量。 所以,LC并聯網絡在諧振頻率下,可以理解為電阻,表現出阻性。

利用這個原理可以制作LC諧振濾波器。 如果信號頻率等于諧振頻率,那么LC電路相當于阻值很大的電阻,所以大部分電壓會分配在LC并聯網絡上。 LC并聯諧振濾波器如下圖。

wKgaomRHihuADA_CAAAsqICADC8427.png

下圖是LC并聯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,相位移動最小。

wKgZomRHiiWARmW7AADLg5LPPEs919.png

LC也可以組成串聯的諧振濾波器,不過由于濾波效果差,不怎么實用。

wKgZomRHijmAB1zkAADR4Oc9CI4090.png

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