因此,如果我想讓我的LC電路在20MHz諧振,我只使用\ $ F = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $。使用可用的電感器和電容器值,存在許多不同的可能組合。如果L小,則C大,反之亦然。或者它們可能大致相等。
在電路的實際操作中是否有任何區別?
一種方法會降低效率並加快衰減速度嗎?
因此,如果我想讓我的LC電路在20MHz諧振,我只使用\ $ F = \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $。使用可用的電感器和電容器值,存在許多不同的可能組合。如果L小,則C大,反之亦然。或者它們可能大致相等。
在電路的實際操作中是否有任何區別?
一種方法會降低效率並加快衰減速度嗎?
許多L和C值會產生正確的中心頻率,但是重要的考慮因素是帶寬有多緊密。增加“ Q”(與\ $ \ sqrt {\ frac {L} {C}} \\ $成比例)會使帶寬更緊:-
這是定義Q的幾種方法之一:-
Q = \ $ \ dfrac {f_0} { f_2 -f_1} \ $
在許多濾波器和振盪器中建模的電路類型包括一個並聯的C和一個帶有有限串聯電阻(損耗)的電感器(L):-
通常,電感器的銅和磁滯損耗遠遠超過調諧電容器的介電損耗,因此,此模型是首選模型,而不是電阻與C並聯的模型。 ,自然諧振頻率定義為\ $ \ frac {1} {2 \ pi \ sqrt {LC}} \ $,但由於R,振盪器頻率在以下位置略有不同:-
由於這三個組件也可以看成是串聯的,因此電路的Q因子也為:-
所有這些的結果是,可以通過提高L而降低C來提高Q,但是當達到電感器的自諧振頻率,無法做進一步的工作。
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I被騷擾的事實證明,如果將電感器的匝數加倍,Q的增加將帶來淨收益。考慮將匝數加倍也會使電阻加倍,這對Q不利。但是將匝數加倍也會使電感增加四倍,並且要保持相同的工作頻率C必須降低四分之一。因此,L / C的比率變為16 * L / C,因此取平方根,Q的新值變為\ $ \ frac {1} {2R} 4 \ sqrt {\ frac {L} {C}} \ $或Q翻倍。
儘管只要L和C的乘積相同,電路就會以相同的頻率諧振,但是阻抗會發生變化。阻抗由sqrt(L / C)之比給出。
當您只是在共振時玩耍,並獲得正確的頻率,這可能沒有多大意義。但是,這在設計濾波器和振盪器時變得很重要。
一旦電路中出現損耗,就需要考慮電路Q,也稱為品質因數。這控制了共振的帶寬。對於串聯諧振電路,由L / R給出。對於恆定損耗項,更改L / C比將改變電路Q。如果使用濾波器設計程序,則不必擔心太多,因為當您指定濾波器形狀和端接阻抗時,程序將為您提供正確的組件值。如果更改了組件值,即使保持乘積不變,則在給定的端接電阻不變的情況下,由於元素負載Q的變化,濾波器的形狀也會改變。
或回答大學問題,您通常會更改R項來更改Q。但是,在現實生活中,有時您沒有機會更改R。您可能希望過濾器在50 \ $ \ Omega \在系統中,您的變容二極管可能具有不可減少的1 \ $ \ Omega \ $串聯電阻,而您的雙極型振盪器晶體管的有效基極電阻會非常低且不會增加。然後,您必須擔心LC比。在500MHz下跟踪電感。沒有多少人意識到L / C比的重要性,這就是為什麼很少有優秀的振盪器設計者或真正優秀的振盪器的原因。找出方法。在此站點上,使用\
來轉義$理論上,使用理想的組件不會有任何區別。在實踐中,您可能會發現,對於給定的電感器尺寸,線圈電阻將大大增加並可能影響Q。另一方面,如果使用的電容器太小,則可能會發現PCB電容會影響電路。
C的增加和L的減少之間沒有理論上的區別(反之亦然)。實際的區別在於弄清楚如何購買/構建這些實際組件。
根據我的經驗,增加C通常比L容易(特別是如果電路要使用大電流的話)。高價值的電感器通常需要繞線很多,這意味著它們往往在物理上更大和/或具有更高的直流電阻。
如果可以的話,請嘗試保持穩定的陶瓷電容器。這就是NP0 / C0G,X7R或X5R。越精確越好。還要嘗試將它們的額定電壓放大兩倍或更多。
對於在LC電路中拾取元件,我要說的一般過程如下: strong> 如果我不想設計自己的電感器:
如果我確實想設計自己的電感器:
在振盪LC電路中,能量在電感器和電容器之間連續交換,即在電流最大時的某一時刻,電感器包含所有能量(\ $ E_L = \ frac {1} {2} LI ^ 2 \ $),然後在\ $ \ frac {1} {2} \ $週期後,當電壓最大時,電容器包含相同的能量\ $ E_C = \ frac {1} {2 } CV ^ 2 \ $)。
正如您所指出的,在L和C的不同組合下,您可以擁有相同的諧振頻率,但是(最大或平均)電流之間的比率不同和電壓。該比率並不重要,原因至少有兩個:
真正的LC電路實際上實際上是 R LC電路,即涉及一些電阻。可能最相關的是電感器(也許還有電容器)的串聯電阻。為了最小化串聯電阻的損耗,最好具有低電流和高電壓,即高電感和低電容。
示例:如果比較LC組合\ $ L_1 \ $ = 100µH,\ $ C_1 \ $ = 1nF和\ $ L_2 \ $ = 1µH,在第二種組合中,\ $ C_2 \ $ = 100nF電流將高10倍(這假設兩種情況下的串聯電阻相同;實際上,較高的電感可能還會具有更高的系列電阻)。
如果並聯電阻占主導,則為了最大程度地降低損耗,最好具有大電流和低電壓,即低電感和高電容。
對電壓與電流之比的另一個要求稱為 阻抗,由周圍的電路給出,要求該電壓在一定範圍內範圍。它必須匹配所連接的電路(例如放大器),以進行有效的能量傳輸。
因此,理論上您可以任意選擇L和C。但是實際上,這取決於您想要LC-Circuit的用途。我不時地在射頻範圍內弄亂一些無源元件(R,L,C)。一個非常實際的問題是,當電容很小時,測量設備已經產生了巨大的影響,從而改變了電路的中心/諧振頻率。在使用振盪銅進行測量時,您需要增加一個〜pF的電容,因此您必須考慮這一點。另一方面,當您需要一定的電感時,通常必須自己製作電感器。當然,您可以只將一些銅線纏繞到線圈上,但實際上,製造優質/匹配的電感器是我做過的最困難,最耗時的事情之一。此外,如果沒有先進的設備,測量線圈也不是一件容易的事。 (幸運的是,我可以弄亂VNA)
一旦找到L和C的良好理論值,它們就會在所需的頻率下諧振(例如,可以將7.03619mf的電容和1mh的線圈用作60Hz的嗡嗡聲濾波器),那麼您可以找到最有效的通過查找斜率相交的地方獲得LC值!
將L乘以C,然後取答案的平方根。上面是SQRT(0.00703619 x 0.001)= 0.002652582。
因此,一個神話般的60Hz濾波器將具有C = 2.653mF和L = 2.653mH的值。 將實際值保持在這一點附近,您將在演唱HAPPY歌曲時,揚聲器之間沒有嗡嗡聲!