Piireillä, joissa on L- ja C-elementtejä, on erityisiä ominaisuuksia niiden taajuusominaisuuksien (kuten taajuus Vs, virta, jännite ja impedanssi) vuoksi, joilla voi olla merkittäviä minimi- tai maksimiarvoja tietyillä taajuuksilla. Näiden piirien sovellukset koskevat pääasiassa lähettimiä, radiovastaanottimia ja televisiovastaanottimia. Tarkastellaan LC-piiriä, jossa kondensaattorit ja induktorit on kytketty sarjaan virtalähteeseen, ja piirin kytkennällä on ainutlaatuinen resonanssiominaisuus tarkalla taajuudella, jota kutsutaan resonanssitaajuudeksi. Tässä artikkelissa käsitellään LC-piiriä ja yksinkertaisten sarja- ja rinnakkaisten LC-piirien harmonista toimintaa.
Mikä on LC-piiri?
LC-piiri, joka tunnetaan myös nimellä energian varastointipiiri, virityspiiri tai resonanssipiiri, on piiri, joka koostuu induktorista, joka on upotettu kondensaattoriin, jota edustaa kirjain "C" ja yhdistetty toisiinsa kirjaimella "L". Näitä piirejä käytetään generoimaan tietyntaajuisia signaaleja tai vastaanottamaan signaaleja tietyntaajuisista yhdistelmäsignaaleista. LC-piiri on peruselektroniikkakomponentti erilaisissa elektronisissa laitteissa, erityisesti langattomissa laitteissa, kuten virittimet, suodattimet, sekoittimet ja oskillaattorit. LC-piirin päätehtävä on yleensä värähtelee minimaalisella vaimennuksella.
Sarjan LC-piirin resonanssi
Vuonna asarja resonoivaLC-piirin konfiguraatio, kondensaattori "C" ja kela "L" on molemmat kytketty sarjaan seuraavan piirin osoittamalla tavalla. Kondensaattorin ja induktorin jännitteiden summa on avoimen piirin liittimien kokonaisjännitteiden summa. LC-piirin+Ve-liittimen virta on yhtä suuri kuin induktorin (L) ja kondensaattorin (C) läpi kulkeva virta v=v L+v C, i=i L=i C
Kun "XL"-indusoidun reaktanssin amplitudi kasvaa, myös taajuus kasvaa. Vastaavasti, kun "XC"-kondensaattorin reaktanssiarvo pienenee, myös taajuus pienenee.
Sarjan LC-piirin resonanssi
Tietyllä taajuudella kahdella reaktanssilla XL ja XC on sama suuruus, mutta vastakkaiset etumerkit, joten tätä taajuutta kutsutaan resonanssitaajuudeksi, jota edustaa LC-piiri.
Siis resonanssissa
X L = -X C
ωL= 1 /ωC
ω=ω0= 1 /√LC
Tätä kutsutaan piirin resonanssikulmataajuudeksi. Muunna kulmataajuus taajuudelle seuraavan kaavan avulla
f0 =ω0/2π√LC
Vuonna asarja resonoivaLC-piirin konfiguraatio, kaksi resonanssia XC ja XL kumoavat toisensa. Käytännöllisissä eikä ihanteellisissa komponenteissa virran virtaus on yleensä päinvastainen kuin kelan käämin vastus. Siksi piiriin syötetty virta on suurin resonanssin aikana.
Vastaanottopiirin määritelmä on, että kun In Lt f ja f0 ovat maksimi, piirin impedanssi on pienin.
Sille f
Sille f
Rinnakkais LC-piirin resonanssi
Rinnakkaisessa LC-piirikonfiguraatiossa kondensaattori "C" ja kela "L" on kytketty rinnan seuraavan kuvan mukaisesti. Kondensaattorin ja induktorin jännitteiden summa on avoimen piirin liittimien kokonaisjännitteiden summa. LC-piirin + Ve-liittimen virta on yhtä suuri kuin induktorin (L) ja kondensaattorin (C) läpi kulkeva virta.
v = v L = v C
I=IL +IC
Olkoon kelan sisäinen vastus "R". Kun esiintyy kaksi resonanssia XC ja XL, reaktiiviset haaravirrat ovat samat ja vastakkaiset, joten ne kumoavat toisensa antamaan avainjohtimelle minimivirran. Kun kokonaisvirta on minimoitu tässä tilassa, kokonaisimpedanssi maksimoidaan ja resonanssitaajuus saadaan seuraavalla yhtälöllä
f0 =ω0/2π= 1 /2π√LC
Huomaa, että resonanssin aikana minkään reaktiivisen haaran virta ei ole minimi. Mutta kunkin reaktiivisen haaran virta annetaan erikseen erottamalla loisjännite "V" loisjännitteestä "Z".
Rinnakkais LC-piirin resonanssi
Siksi Ohmin lain mukaan I=V/Z
Vaimenninpiiri voidaan määritellä seuraavasti: kun linjavirta on minimissään ja kokonaisimpedanssi on maksimissaan kohdassa f0, piiri on induktiivinen alle f0:n ja kapasitiivinen arvon f0 yläpuolella.