1. Ydinkäsite ja resonanssitila
Resonanssin ydin on, että piirin induktiivinen reaktanssi (Xₗ) ja kapasitiivinen reaktanssi (X꜀) kumoavat toisensa tietyllä taajuudella, mikä saa piirin käyttäytymään puhtaasti resistiivisesti. Tämä spesifinen taajuus on resonanssitaajuus (f₀). Sekä sarja- että rinnakkaispiireille se lasketaan samalla kaavalla:
f₀=1 / (2π√LC)
Tämä tarkoittaa, että niin kauan kuin induktorin (L) ja kondensaattorin (C) arvot ovat kiinteät, niiden resonanssitaajuus on kiinteä.
2. OminaisuudetSarja Resonanssi
A sarja resonoivapiiri yhdistää vastuksen (R), induktorin (L) ja kondensaattorin (C) pään-ja-sarjaan virtalähteen kanssa.
1) Impedanssi ja virta: Resonanssihetkellä induktiiviset ja kapasitiivinen reaktanssit ovat suuruudeltaan yhtä suuret, mutta vastakkaiset vaiheelta, kumoavat toisensa kokonaan. Piirin kokonaisimpedanssi saavuttaa minimiarvonsa, joka on teoreettisesti vain resistanssi R (Z=R). Ohmin lain (I=V / Z) mukaan kun lähdejännite on vakio, piirin kokonaisvirta saavuttaa maksimiarvonsa.
2) Jännitesuhde: Tämä on sarjaresonanssin merkittävin ilmiö. Vaikka jännitteet induktorin (L) ja kondensaattorin (C) yli kumoavat toisensa, kunkin yksittäisen komponentin jännite ei ole pieni. Itse asiassa kunkin komponentin jännite voi olla paljon suurempi kuin lähdejännite. Vahvistuskerroin on piirin laatutekijä (Q-arvo). Mitä suurempi Q-arvo, sitä merkittävämpi vahvistusvaikutus. Siksi sarjaresonanssia kutsutaan usein "jänniteresonanssiksi". Jos piirin vastus on hyvin pieni (korkea Q-arvo), se voi aiheuttaa "ylijännitettä" ja vaurioittaa laitteita sähköjärjestelmissä, mutta radiotaajuussovelluksissa tämä on avainperiaate heikkojen signaalien vahvistamisessa.
3) Vaihe: Resonanssissa kokonaisvirta on vaiheessa lähdejännitteen kanssa.
3. Rinnakkaisresonanssin ominaisuudet
Rinnakkaisresonanssipiiri sisältää tyypillisesti induktorin L (joka yleensä sisältää sen luontaisen loisresistanssin R) ja kondensaattorin C, jotka on kytketty rinnakkain ja kytketty sitten virtalähteeseen.
1) Impedanssi ja jännite: Resonanssissa virrat induktiivisessa haarassa ja kapasitiivisessa haarassa ovat suuruudeltaan lähes yhtä suuret, mutta vaiheeltaan melkein vastakkaiset. Tämä luo suuren kiertovirran L- ja C-haarojen välille, ja nämä virrat kompensoivat ja tehokkaasti "kumoavat" toisiaan ulkoisen lähteen näkökulmasta. Tuloksena on, että piirin kokonaisimpedanssi tuloliittimistä katsottuna saavuttaa maksimiarvonsa. Jos virtalähde tuottaa vakiovirran, piirin lähtöjännite saavuttaa maksimiarvon.
2) Virtasuhde: Sarjaresonanssia vastaavasti, rinnakkaisresonanssissa, induktorin (L) ja kondensaattorin (C) välinen kiertovirta voi olla paljon suurempi kuin teholähteestä otettu kokonaisvirta. Vahvistustekijä on samoin laatutekijä (Q-arvo). Siksi rinnakkaisresonanssia kutsutaan usein "virtaresonanssiksi".
3) Vaihe: Resonanssissa piirin kokonaisjännite on samassa vaiheessa lähteestä tulevan virran kanssa.
4. Yhteenveto keskeisistä eroista ja sovelluksista
Voit ymmärtää sen elävästi näillä analogioilla:
Sarja Resonanssion kuin kuoro. Oikealla sävelkorkeudella (resonanssitaajuudella) kaikkien ääni (jännitteet L:n ja C:n välillä) toimii yhdessä tuottaen voimakkaimman ja selkeimmän efektin (maksimivirta), mutta jokainen laulaja käyttää paljon vaivaa erikseen (korkeat paikalliset jännitteet).
Parallel Resonance on kuin liikenneympyrä. Ruuhka-aikana (resonanssitaajuus) liikennevirta liikenneympyrässä (virtaus L ja C) on erittäin suuri ja kiertää tasaisesti, mutta liikennevirta liikenneympyrään saapuvalla ja sieltä poistuvalla päätiellä (kokonaisvirta) on hyvin pieni, joten se näyttää erittäin selkeältä (erittäin korkea impedanssi).
Näiden täysin erilaisten ominaisuuksien perusteella niiden sovellukset ovat myös täysin erilaisia:
Sarja Resonanssikäytetään skenaarioissa, joissa tietyn taajuuden signaalin on läpäistävä helposti. Sitä käytetään esimerkiksi radion virityspiireissä. Säätämällä kondensaattoria muuttamaan resonanssitaajuutta vain silloin, kun radioaseman taajuus vastaa resonanssitaajuutta, piirin virta maksimoituu, jolloin se valitsee ja vahvistaa kyseisen aseman signaalia samalla kun vaimentaa muita.
Rinnakkaisresonanssia käytetään skenaarioissa, joissa tietty taajuussignaali on estettävä voimakkaasti. Esimerkkejä ovat kaistan-pysäytyssuodattimet tai taajuus{2}}selektiiviset verkot oskillaattorissa. Resonanssissa se esittää erittäin korkean impedanssin kohdetaajuudelle, mikä estää tätä taajuussignaalia kulkemasta läpi.