谐振电路之原理与应用.ppt

諧振電路之原理和應用 簡介導線的電阻導線的集膚效應和接近效應空芯線圈品質因素Q諧振電路耦合電路耦合型態設計實例 簡介在高頻電路中 無論是放大器或振盪器 基本的組成架構都少不了以電感和電容組合的諧振電路 resonantcircuits 諧振電路可分為串聯諧振或並聯諧振 電路中的電容或是電感 都可用為調諧單元 調諧至所需的諧振頻率 因而又可稱為調諧電路 tunedcircuits 2 導線的電阻AR LR 導線的電阻 L 導線的長度 ftA 導線的截面積 cmil 電阻係數 cmil ft Ex 試求 500呎長之銅質導線 Copperwire 之電阻值 已知導線直徑為0 25吋 Sol AR LA 1000X0 25 62500 cmil 10 37 cmil ftR 10 37X 500 62500 0 08296 2 3 導線的集膚效應當信號頻率增高時 對中心部份電流的阻力亦會增強 因而使中心部份的電流減少而絕大部分的電子 都將沿導線膚表流動是為集膚效應 skineffect 4 空芯線圈空芯線圈多用於高頻諧振或濾波電路 感量一般介於nH mH 1 單層線圈 2 多層線圈 0 394rN9r 10I L 22 0 394rN6r 10I 10d 22 L Ex 試以0 4cm的軸心 設計1個100nH的空芯線圈 sol I 0 4cm L 100nH 0 1uHI 2r r 0 2 cm N 6 06Ts 0 4 6 06 0 066 1mil 2 54 10 3 25 98 mil AWG 22 5 品質因素 qualityfactor Q 說明元件儲存能量的能力 在電容上 是以電場儲能 在電感上 是以磁場儲能 般而言 在實際應用的電抗性元件中電容器的電阻性損耗甚低 因而會有較高的Q值 電感器則因線圈導線的電阻不小 Q值常會比電容器者為低 Q 電抗功率電阻功率 6 諧振電路 a 串聯諧振用電感和電容組成的串聯電路 設若信號頻率為Wo 2 fo 時 電路中的電感抗 WoL 與電容抗 1 WoC 相等 則二電抗將互相抵消 Zab之電抗為零而成為純電組 此狀態稱為 串聯諧振 Zab Rs j WL 1 WC b 串聯諧振的應用在高頻電路中 串聯諧振多用於某一特定信號頻率時 可使該信號以最低衰減通過 同時排拒所有其他頻率的信號 在放大器的輸出電路上 接上一個串聯諧振的旁路 成為某 特定頻率信號的陷阱 可將與串聯諧振頻率相同的信號旁路接地 而不影響其他頻率的信號通過 c 並聯諧振與應用並聯諧振電路以電感和電容並接組成 並聯諧振電路在諧振頻率fo時 所呈現的阻抗為最大 而在高或低於fo時 阻抗當會隨之下降 在許多的應用上 都以這一阻抗特性 用為過濾選擇所需的設定頻率 d 串聯諧振與並聯諧振特性比對表 e 多級諧振電路當頻寬要求更廣時 可設計為雙調諧電路或用多級調諧電路 以取得較寬且平坦的頻率響應 若頻寬過寬時會在頻率響應的的頂部 形成下陷的 山谷 般可再增加一級並調諧在中心頻率 成為三級調諧設計以填補下陷的頻率響應 7 耦合電路 a 電容耦合將兩隔離的諧振電路經電容器連接 成為雙調諧電路 稱為電容耦合調諧電路相連2個諧振電路 都調諧於同一頻率 耦合電容的大小與二諧振電路的耦合程度有關 若C過大由於耦合緊密將使頻率響應的頂端太寬 若C過小則二級間將無足夠能量傳輸而產生較高的損耗 b 電感耦合電感耦合是以一個串接電感連接二個諧振電路 以傳輸信號能量 c 變壓器耦合以變壓器耦合的調諧電路亦為電感耦合的 種 但非以電感相連 而是直接藉二諧振電路中的電感 所形成的磁力線相互耦合 M K L1L2Kc 1 Q1Q2M 互感 K 耦合係數 8 耦合型態 1 臨界耦合 CriticalCoupling 2 極限偶合 UnderCoupling 3 過耦合 OverCoupling 在實際應用上 為求獲得寬廣且平坦的頻寬