1.2.5 LC电路
LC电路是一种由电感器和电容器按照一定的方式进行连接的一种功能单元。
由电感器和电容器组成的串联或并联电路中,感抗和容抗相等时,电路成为谐振状态,此时电路称为LC谐振电路。LC谐振电路又可分为LC串联谐振电路和LC并联谐振电路两种,如图1-12所示。
图1-11 RC正弦波振荡电路
图1-12 LC谐振电路的结构形式
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在LC电路中,感抗和容抗相等时对应的频率值称为谐振频率,如图1-13所示曲线。在接收广播电视信号或无线通信信号时,使接收电路的频率与所选择的广播电视台或无线电台发射的信号频率相同就叫作调谐。
调谐就是通过调整电容器的容抗将谐振频率调节到预想的频率值,也就是将接收频率调整到与电台发射频率相同,这样就可以欣赏或收听所选频道的节目了。
图1-13 感抗和容抗曲线
1.LC串联谐振电路
LC串联谐振电路是指将电感器和电容器串联后形成的,且为谐振状态(关系曲线具有相同的谐振点)的电路,如图1-14所示。在串联谐振电路中,当信号接近特定的频率时,电路中的电流达到最大,这个频率称为谐振频率。
图1-14 LC串联谐振电路及电流和信号频率的关系曲线
图1-15为不同频率信号通过LC串联电路的条件示意图。由图中可知,当输入信号经过LC串联电路时,根据电感器和电容器的特性,信号频率越高电感器的阻抗越大,而电容器的阻抗则越小,阻抗大则对信号的衰减大,频率较高的信号通过电感器会衰减很大,而直流信号则无法通过电容器。当输入信号的频率等于LC谐振的频率时,LC串联电路的阻抗最小,信号很容易通过电容器和电感器输出。此时LC串联谐振电路起到选频的作用。
图1-15 信号通过LC串联谐振电路前后的波形
2.LC并联谐振电路
LC并联谐振电路是指将电感器和电容器并联后形成的,且为谐振状态(关系曲线具有相同的谐振点)的电路,如图1-16所示。在并联谐振电路中,如果线圈中的电流与电容中的电流相等,则电路就达到了并联谐振状态。在该电路中,除了LC并联部分以外,其他部分的阻抗变化几乎对能量消耗没有影响。因此,这种电路的稳定性好,比串联谐振电路应用得更多。
图1-16 LC并联谐振电路的结构及电流和信号频率的关系曲线
图1-17所示为不同频率的信号通过LC并联谐振电路时的状态,当输入信号经过LC并联谐振电路时,根据电感器和电容器的阻抗特性,较高频率的信号则容易通过电容器到达输出端,较低频率的信号则容易通过电感器到达输出端。由于LC回路在谐振频率f0处的阻抗最大,谐振频率点的信号不能通过LC并联的振荡电路。
图1-17 信号通过LC并联谐振电路前后的波形
要点说明
表1-3给出了串联谐振电路和并联谐振电路的特性。
表1-3 谐振电路的特性