Τα κυκλώματα με στοιχεία L και C έχουν ειδικά χαρακτηριστικά λόγω των χαρακτηριστικών συχνότητάς τους (όπως συχνότητα Vs, ρεύμα, τάση και σύνθετη αντίσταση), τα οποία μπορεί να έχουν σημαντικές ελάχιστες ή μέγιστες τιμές σε συγκεκριμένες συχνότητες. Οι εφαρμογές αυτών των κυκλωμάτων περιλαμβάνουν κυρίως πομπούς, ραδιοφωνικούς δέκτες και τηλεοπτικούς δέκτες. Σκεφτείτε ένα κύκλωμα LC στο οποίο πυκνωτές και επαγωγείς συνδέονται σε σειρά στο τροφοδοτικό και η σύνδεση του κυκλώματος έχει ένα μοναδικό χαρακτηριστικό συντονισμού σε μια ακριβή συχνότητα που ονομάζεται συχνότητα συντονισμού. Αυτό το άρθρο συζητά τι είναι ένα κύκλωμα LC και την αρμονική λειτουργία απλών σειρών και παράλληλων κυκλωμάτων LC.
Τι είναι ένα κύκλωμα LC;
Το κύκλωμα LC, γνωστό και ως κύκλωμα αποθήκευσης ενέργειας, κύκλωμα συντονισμού ή κύκλωμα συντονισμού, είναι ένα κύκλωμα που αποτελείται από έναν επαγωγέα ενσωματωμένο σε έναν πυκνωτή που αντιπροσωπεύεται από το γράμμα "C" και συνδέεται μεταξύ τους με το γράμμα "L". Αυτά τα κυκλώματα χρησιμοποιούνται για τη δημιουργία σημάτων συγκεκριμένων συχνοτήτων ή τη λήψη σημάτων από σύνθετα σήματα συγκεκριμένων συχνοτήτων. Το κύκλωμα LC είναι ένα βασικό ηλεκτρονικό εξάρτημα σε διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές, ειδικά σε ασύρματες συσκευές όπως δέκτες, φίλτρα, μίκτες και ταλαντωτές. Η κύρια λειτουργία του κυκλώματος LC είναι συνήθως η ταλάντωση με ελάχιστη απόσβεση.
Συντονισμός κυκλώματος σειράς LC
Σε έναηχηρή σειράΗ διαμόρφωση του κυκλώματος LC, ο πυκνωτής "C" και ο επαγωγέας "L" συνδέονται σε σειρά, όπως φαίνεται στο παρακάτω κύκλωμα. Το άθροισμα των τάσεων κατά μήκος του πυκνωτή και του επαγωγέα είναι το άθροισμα των συνολικών τάσεων στους ακροδέκτες ανοιχτού κυκλώματος. Το ρεύμα στον ακροδέκτη κυκλώματος LC+Ve είναι ίσο με το ρεύμα μέσω του επαγωγέα (L) και του πυκνωτή (C) v=v L+v C, i=i L=i C
Όταν το πλάτος της επαγόμενης αντίδρασης "XL" αυξάνεται, αυξάνεται και η συχνότητα. Ομοίως, όταν μειώνεται η τιμή αντίδρασης του πυκνωτή "XC", μειώνεται και η συχνότητα.
Συντονισμός κυκλώματος σειράς LC
Σε μια συγκεκριμένη συχνότητα, δύο αντιδράσεις XL και XC έχουν το ίδιο μέγεθος αλλά αντίθετα πρόσημα, επομένως, αυτή η συχνότητα ονομάζεται συχνότητα συντονισμού, που αντιπροσωπεύεται από ένα κύκλωμα LC.
Επομένως, σε απήχηση
X L = -X C
ωL= 1 /ωC
ω=ω0= 1 /√LC
Αυτό ονομάζεται γωνιακή συχνότητα συντονισμού του κυκλώματος. Μετατρέψτε τη γωνιακή συχνότητα σε συχνότητα χρησιμοποιώντας τον ακόλουθο τύπο
f0 =ω0/2π√LC
Σε έναηχηρή σειράΔιαμόρφωση κυκλώματος LC, οι δύο συντονισμοί XC και XL αλληλοεξουδετερώνονται. Σε πρακτικά και όχι ιδανικά εξαρτήματα, η ροή του ρεύματος είναι συνήθως αντίθετη από την αντίσταση της περιέλιξης του πηνίου. Επομένως, το ρεύμα που παρέχεται στο κύκλωμα είναι μέγιστο κατά τη διάρκεια του συντονισμού.
Ο ορισμός ενός κυκλώματος λήψης είναι ότι όταν τα In Lt f και f0 είναι μέγιστα, η σύνθετη αντίσταση του κυκλώματος είναι ελάχιστη.
Για το f
Για το f
Παράλληλος συντονισμός κυκλώματος LC
Σε μια παράλληλη διαμόρφωση κυκλώματος LC, ο πυκνωτής "C" και ο επαγωγέας "L" συνδέονται παράλληλα, όπως φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Το άθροισμα των τάσεων κατά μήκος του πυκνωτή και του επαγωγέα είναι το άθροισμα των συνολικών τάσεων στους ακροδέκτες ανοιχτού κυκλώματος. Το ρεύμα στον ακροδέκτη κυκλώματος LC+Ve είναι ίσο με το ρεύμα που διέρχεται από τον επαγωγέα (L) και τον πυκνωτή (C)
v = v L = v C
I=IL +IC
Έστω η εσωτερική αντίσταση του πηνίου "R". Όταν συμβαίνουν δύο συντονισμοί XC και XL, τα αντιδραστικά ρεύματα διακλάδωσης είναι τα ίδια και αντίθετα, επομένως αλληλοεξουδετερώνονται για να παρέχουν το ελάχιστο ρεύμα στο καλώδιο του κλειδιού. Όταν το συνολικό ρεύμα ελαχιστοποιείται σε αυτή την κατάσταση, η συνολική σύνθετη αντίσταση μεγιστοποιείται και η συχνότητα συντονισμού δίνεται από την ακόλουθη εξίσωση
f0 =ω0/2π= 1 /2π√LC
Σημειώστε ότι κατά τη διάρκεια του συντονισμού, το ρεύμα οποιουδήποτε αντιδραστικού κλάδου δεν είναι το ελάχιστο. Όμως το ρεύμα κάθε ενεργού κλάδου δίνεται χωριστά διαχωρίζοντας την άεργη τάση "V" από την άεργη τάση "Z".
Παράλληλος συντονισμός κυκλώματος LC
Επομένως, σύμφωνα με το νόμο του Ohm, I=V/Z
Το κύκλωμα καταστολής μπορεί να οριστεί ως εξής: όταν το ρεύμα γραμμής είναι στο ελάχιστο και η συνολική σύνθετη αντίσταση είναι στο μέγιστο στο f0, το κύκλωμα είναι επαγωγικό κάτω από το f0 και χωρητικό πάνω από το f0.