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[分享] LC应用电路集锦

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发表于 2019-1-12 15:13 | 显示全部楼层 |阅读模式
LC电路
根据电路中电感器L和电容器C的连接方式不同,共有两种基本的LC谐振电路:LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。
在放大器电路和其它形式的信号处理电路中,大量使用LC并联谐振电路和LC串联谐振电路。下图是LC谐振电路的应用说明。
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LC并联、串联谐振电路在应用中的变化较多,是电路分析的一个难点。
下图所示是LC自由谐振电路。电路中的L1是电感器,C1是电容器,L1和C1构成一个并联电路。
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LC谐振的电-磁转换过程
如下图所示,LC谐振电路的基本谐振过程是:设一开始电容C1中已有电能,这时C1的电能对L1放电,这一过程是C1中的电能转换成线圈L1中磁能的过程,电容C1放电结束时,能量全部以磁能的形式储存在线圈L1中。
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如下图所示,C1放电完毕后,线圈L1中的磁能又以线圈两端自感电动势产生电流的方式,对C1充电,这一充电过程是线圈L1中磁能转换成电容C1中电能的过程。
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电容C1充电完毕后,电容两端的电压再度对线圈进行放电,开始又一轮的振荡、能量转换过程

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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:16 | 显示全部楼层
LC并联谐振电路
下图所示是LC并联谐振电路,电路中的L1和C1构成LC并联谐振电路,R1是线圈L1的直流电阻,Is是交流信号源,这是一个恒流源。所谓恒流源就是输出电流不随负载大小的变化而变化的电源。为便于讨论LC并联电路,可忽略线圈电阻R1,简化后的电路如下图所示。
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LC并联谐振电路的阻抗可以等效成一个电阻,这是一个特殊电阻,它的阻值大小是随频率高低变化而变化的,这种等效可以方便对电路工作原理的理解。
LC并联电路的一个重要特性:并联谐振时电路的阻抗达到最大。
输入信号频率高于谐振频率后,LC并联谐振电路等效成一只电容。
输入信号频率等于谐振频率时阻抗特性曲线
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输入信号频率高于谐振频率时阻抗特性曲线
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输入信号频率低于谐振频率时阻抗特性曲线
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LC并联谐振网络电抗特性曲线
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LC并联谐振电路电路的频率特性曲线
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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:16 | 显示全部楼层
LC串联谐振电路
LC串联谐振电路是LC谐振电路中另一种谐振电路。
下图所示是LC串联谐振电路。电路中R1是线圈L1的直流电阻,也是这一LC串联谐振电路的阻尼电路,电阻器是一个耗能元件,它在这里要消耗谐振信号的能量。L1与C1串联后再与信号源相并联,这里的信号源是一个恒压源。
在LC串联谐振电路中,电阻R1的阻值越小,对谐振信号的能量消耗越小,谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。当电路中的电感L1越大,存储的磁能也越多,在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好,电路的Q值也越高。
电路中,信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量相互转换,只是电容C1和电感L1之间存在电能和磁能之间的相互转换,外加的输入信号只是补充由于电阻R1消耗电能而损耗的信号能量。

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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:18 | 显示全部楼层
LC并联谐振阻波电路
下图所示是LC并联谐振电路构成的阻波电路(组织某频率信号通过的电路)。电路中的VT1构成一级放大器电路,L1和C1构成LC并联谐振电路,阻波电路的作用是不让输入信号中的某一频率通过,其它频率的信号可以通过。
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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:21 | 显示全部楼层
LC并联谐振选频电路
下图所示是采用LC并联谐振电路构成的选频放大器电路。电路中的VT1构成一级共发射极放大器,R1是偏置电阻,R2是发射极负反馈电阻,C1是输入端耦合电容,C4是VT1发射极旁路电容。变压器T1一次绕组L1和电容C3构成LC并联谐振电路。作为VT1集电极负载
02.jpg
该电路能从众多频率中选择某一频率的信号进行放大,所以称为选频放大器。
由LC并联谐振电路的频率特性可知,这一LC并联谐振电路是有一定频带宽度的,所以这一放大器放大的信号不仅仅是某一点的频率,而是一个频带内的频率。
只要控制LC并联谐振电路的频带宽度,就能控制这一选频放大器输出信号的频带宽度。
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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:25 | 显示全部楼层
LC并联谐振移相电路
下图所示是采用LC并联谐振电路构成的移相电路。电路中的VT1构成一级放大器,R1是它的基极偏置电阻,R3使它的发射极电阻,C4是发射极旁路电容,L1和C3构成LC并联谐振电路,R2是这一谐振电路的阻尼电阻。
01.jpg
通过调整L1的电感量,可以改变输出信号电压的相位,达到移相的目的。



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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:27 | 显示全部楼层
LC串联谐振吸收电路
吸收电路的作用是将输入信号中某一频率的信号去掉。下图所示是采用LC串联谐振电路构成的吸收电路。电路中的VT1构成一级放大器。L1和C1构成LC串联谐振吸收电路,谐振频率接在VT1输入端与地之间。
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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:33 | 显示全部楼层
串联谐振高频提升电路
下图所示是采用LC串联电路构成的高频提升电路。电路中的VT1构成一级共发射极放大器,L1和C4构成LC串联谐振电路,用来提升高频信号。L1和C4串联谐振电路的谐振频率高于这一放大器工作信号的最高频率。
01.jpg
由于L1和C4电路在谐振时的阻抗最小,与发射极负反馈电阻R4并联后负反馈电阻最小,所以此时的放大倍数最大。
这样接近谐振频率的高频信号得到提升。
对于频率远低于谐振频率的输入信号,L1和C4电路对它们没有提升作用,因为L1和C4电路处于失谐状态,其阻抗很大,此时的负反馈电阻为R4。



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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:37 | 显示全部楼层
放音磁头高频补偿电路
下图所示是磁性记录设备中的放音磁头电路,电路中的HD1是放音磁头。C1是高频补偿电容。C1与HD1中的线圈构成一个LC串联谐振电路,用来提升放音中的高频信号。
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放音磁头HD1内部的线圈与电容C1构成一个LC串联谐振电路,其谐振频率略高于放音信号的最高频率,这样对于放音信号中的高频段信号由于谐振的作用而得到提升,下图所示是放音高频信号得到提升后的特性曲线。如果不加C1高频补偿电路,则高频段输出特性曲线为虚线所示,显然高频信号受到衰减。



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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:41 | 显示全部楼层
输入调谐电路
收音机从众多广播电台中选出所需要的电台是由输入调谐电路来完成的,输入调谐电路又称天线调谐电路,因为这一调谐电路中存在收银机的天线。
下图所示是典型的输入调谐电路。电路中的L1是磁棒天线的一次绕组,L2是磁棒天线的二次绕组;C1-1是双联可变电容器的一个联,为天线联,C2是高频补偿电容,为微调电容,它通常附设在双联可变电容器上。
03.jpg
输入调谐电路工作原理:
磁棒天线的一次绕组L1与可变电容器C1-1、微调电容器C2构成LC串联谐振电路,当电路发生谐振时L1中能量最大,即L1两端谐振频率这个信号的电压幅度远远大于非谐振频率这个信号的电压幅度。这样通过磁耦合从二次绕组L2输出的谐振频率信号幅度为最大。
下图是实用输入调谐电路。
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 楼主| 发表于 2019-1-12 15:43 | 显示全部楼层
LC谐振电路小结一、掌握阻抗特性
了解两种谐振电路的一些主要特性是分析它们的应用电路的基础。其中最主要的是两种谐振电路的阻抗特性,因为在对各种电路的工作原理进行分析时,主要是依据电路的阻抗。LC并联谐振电路电路谐振时阻抗为最大,LC串联电路为最小,将它们对应起来比较容易记忆。

二、电路分析时注意点
在运用LC并联谐振电路谐振阻抗特性分析电路时要注意下面几点:
1、输入LC并联谐振电路的信号频率是很广泛的,其中含有频率为谐振频率的这一信号;
2、在众多频率的输入信号中,只在频率为谐振频率的这一信号时发生谐振,电路的阻抗为最大。
3、对于频率偏离谐振频率的信号,因为谐振电路有一个频带宽度,在电路分析中,可以认为频带内的信号都与谐振频率信号一样,受到了同样的电路放大或处理,但对频带之外的信号则认为没有受到放大或处理。
4、频带的宽度与Q值大小有关,Q值大频带窄i,Q值小频带宽。

三、LC串联谐振电路谐振时阻抗最小
分析LC串联谐振电路时要注意的事项同并联谐振电路相同,只是谐振时电路的阻抗最小(并联谐振时阻抗最大)。
对于LC串联谐振电路而言,电路失谐时电路的阻抗很大,此时对于频率低于谐振频率的信号主要是因为电容C1的容抗大了,对于频率高于谐振频率的信号主要是因为电感L1的感抗大了。

四、LC并联谐振电路失谐时阻抗小
对于LC并联谐振电路而言,电路失谐时电路的阻抗很小,此时对于频率低于谐振频率的信号主要是从电感L1支路流过的,而对于谐振频率高于谐振频率的信号,主要是从电容C1支路通过的。

五、输入信号频率分成两种情况
分析这两种LC谐振电路的应用电路时,要将输入信号频率分成两种情况:
1、输入信号频率等于谐振频率时的电路工作情况
2、输入信号频率不等于谐振频率时的电路工作情况

六、阻尼电阻作用
在并联谐振电路中加入阻尼电阻后,要了解阻尼电阻的目的,是为了获得所需要的频带宽宽度。所加电阻的阻值越小,频带越宽,反之则越窄。





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