1-1 串联LC回路.ppt

1 5简单串 并联谐振回路与双耦合谐振回路 P57 概述1 5 1简单串 并联谐振回路的基本特性1 5 21 5 3品质因数及其影响1 5 4通频带与选择性1 5 6部分接入1 5 5群延时特性 1 5简单串 并联谐振回路与双耦合谐振回路 概述 LC谐振回路是高频电路里最常用的无源网络 包括串联谐振回路和并联谐振回路两种基本结构类型 利用LC谐振回路的幅频特性和相频特性 选频 从输入信号中选择出有用频率分量而抑制掉无用频率分量或噪声 例如在选频放大器和正弦波振荡器中 频幅转换和频相转换 例如在斜率鉴频和相位鉴频电路里 用L C元件组成各种形式的阻抗变换电路和匹配电路所以 LC谐振回路虽然结构简单 但是在高频电路里却是不可缺少的重要组成部分 在本书所介绍的各种功能的高频电路单元里几乎都离不开它 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 LC谐振回路是高频电路里最常用的基本选频网络 所谓选频是指从各种输入频率分量中选择出有用信号而抑制掉无用信号和噪声 这对于提高整个电路输出信号的质量和抗干扰能力是极其重要的 LC谐振回路分为并联回路和串联谐振回路两种形式 二者之间具有一定的对偶关系 先讲串联谐振电路 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 一 串联谐振回路 LC串联谐振回路的构成如图所示 串联谐振回路 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 一 串联谐振回路 LC串联谐振回路的构成如图所示 串联谐振回路 回路总阻抗 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 一 串联谐振回路 考虑高频趋肤效应后的热损耗 趋肤效应 r主要代表电感线圈的损耗 与电感线圈相比 电容器的损耗常常忽略不计 辐射损耗 由于电磁辐射所引起的能量损失 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 趋肤效应 趋肤效应 交流电流流经导体时趋向于流经导体的外边部分 导体的 皮肤 导致导体的交流电阻大于直流电阻 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 趋肤效应 从趋肤效应的结果来看 相当于减小了导体的有效面积 从而增加了线圈的电阻值 电阻有耗 因此电阻 r 越大 损耗功率越大 电感线圈在谐振电路中感抗作用就越不明显 这是我们所不希望的 尽量选用导电性能好的金属材料 毫米波电路经常采用镀金工艺或采用金作为导体 导线的直流电阻是当导线只通过直流或频率很低的交流时所呈现的电阻 此时导线横截面上电流密度 单位面积上的电流强度 可认为是均匀的 随着频率的逐渐增高 导线横截面上电流分布的不均匀现象会逐渐显著起来 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 一 串联谐振回路 LC串联谐振回路的构成如图所示 串联谐振回路 回路总阻抗 1 5 1简单串 并联谐振回路的基本特性 串联谐振回路 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 一 串联谐振回路 串联谐振回路电流特性 回路电流 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 谐振时回路电流最大 且与外加电压同相 L与C上的电压大小相等 相位相差180 外加信号源电压等于r上的电压降 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 串联谐振也称为电压谐振 串联谐振回路中 L与C上的电压和大小相等 均为信号源电压的Q0倍 相位相差180 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 高频线路Q值通常比较大 从几十到几百电感 电容两端电压比信号源大几十 几百倍电路设计时必须考虑器件的耐压问题 特别是电容 串联谐振 电压谐振 1 5 1简单串 并联谐振回路的特性 谐振回路的品质因数Q来表示回路的损耗 1 5 21 5 3品质因数及其影响 储能系统的储能能力谐振回路的选频能力 品质因数Q 在无线电技术中通常不是直接用等效电阻r 而是引入线圈的品质因数Q这一参数来表示线圈及回路的损耗性能 它是描绘储能系统性能的关键指标 定义 Q为一个周期内 1 5 21 5 3品质因数及其影响 1 5 21 5 3品质因数及其影响 上述谐振回路的品质因数仅考虑了谐振回路自身的一个情况 称之为空载品质因数Q0 1 5 21 5 3品质因数及其影响 谐振回路连接有信号源和负载信号源有内阻RS负载电阻RLRS和RL将降低系统的Q值 串联谐振回路的有载品质因数QL 1 5 21 5 3品质因数及其影响 谐振回路连接有信号源和负载信号源有内阻RS负载电阻RLRS和RL将降低系统的Q值 串联谐振回路的有载品质因数QL 1 5 21 5 3品质因数及其影响 远小于空载品质因数Q0QL虽然小 但工程上 Q0总是越大越好设计电路时 应考虑如何减小RS和RL对谐振回路的影响 串联谐振回路的有载品质因数QL 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 归一化抑制比和广义失谐 归一化抑制比 复数 串联谐振电路任意频率下的电流表达式与谐振时电流表达式之比 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 归一化抑制比 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 广义失谐 定义 它表明了实际应用中外加信号频率与回路谐振频率偏差的程度 令 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 通频带实际的窄带系统应用中外加信号的频率与回路谐振频率之差为 广义失谐 微失谐 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 通频带 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 通频带定义为 归一化抑制比的模下降到0 707时的频带宽度B Tips 微波上常用的 3dB带宽 半功率点带宽就是该通频带 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 通频带 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 通频带 考虑到源内阻和负载阻抗后 品质因数应为QL通频带与QL成反比QL越高 回路选择性越好 通频带越窄 串联谐振回路一般用在源内阻比较小的电路里 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 选择性 谐振回路常用语选频网络中理想选择性的选频网络的幅频特性应该是矩形 定义矩形系数kr来描述系统的选择性 表示归一化抑制比的模降为0 1时的矩形系数 又称为20dB矩形系数 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 选择性 理想矩形系数等于1实际选频网络的矩形系数大于1矩形系数越接近1 选择性越好 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 选择性 1 5 4谐振回路的通频带与选择性 例 设某一串联谐振回路的谐振频率为600K