高频电路之LC并联谐振回路

LC并联谐振回路

还记得上一次LC串联谐振回路的这个图么,看下面:
LC串联谐振回路参数图
这是串联谐振回路的内容。对于并联谐振回路,我们研究的方向以此为基础,寻找减小带宽的方法与电路模型。

一. 思路分析

有时串联谐振回路的滤波器的频率上下限之间的带宽太大,会把一些无关的、不重要的信号也留在通频带里,因此需要减小带宽,即是使图形变瘦。另外,串联电路的电阻太大时,电路的电流几乎为零,因此我们也需要并联电阻,这样就可以解决电阻很大带来的问题。
我们要使带宽减小,就是要让上面的图线变瘦,即减小带宽B。
我们按照通频带频宽比值为0.7来算:
带宽
由上式来看,要使带宽较小,只能让Q增大,频率f是不能动的,因为一旦f改变,那么图中的上下限频率会改变,此时要的信号都不在指定的频谱范围内了,那么这个滤波器自然就把我们要的信号给过滤掉了,因此f不能变。再看下面这个式子:
在这里插入图片描述
由此看到,增大Q,只能改变R。角频率、电容电感都是不能动的,一旦动了,根据间接关系w=2兀f,可以知道频率就又变了,理由同上。因此只能减小R。而R又是下面的式子:
R值
由此便可以看到,L、C不能变,自然他们的阻抗不变,故只能改变电阻R了。怎么变呢,变小呗,理由不再赘述。

二. 电路推导

电路图
由于上次我们说过了,电路的等效,对于电压用戴维南,电流用诺顿。反过来说,我们在这个并联较多的电路里,就需要诺顿等效。

说明:图中的G实际不是这样的。因为L和C一定是有功率损耗的,但是该如何衡量,我们我们用一个虚拟电导来等效计算。

同样,我们开始类比上次内容来推导:
TUIDAO
对电压做归一化处理,这样的话会易于求解带宽。
d电压归一化
其中的电导是:
电导

注:
图中的那个Gc是相对于GL时可以忽略不计的,即认为电容是理想的。

将前面的电路图简化后,电路等效为如图:

电路图
同样,做计算:
没有描述哦
相当于上次,可以发现谐振角频率是和串联LC一样的。

三.重要参数

关于品质因数
品质因数Q是反映电路性能的一个参数。例如以电感为例,Q值越大,其损耗越少,效率越高。品质因数的表达式在电路带载和空载时是有不同的表达式的,并且在串联电路和并联电路的表达也有些许不同。
利用电路的对偶关系可以很容易根据串联电路的Q值表达式写出并联电路的表达式。

关于对偶:
在电路的学习中可以发现,电路中的许多变量、元件、结构及定律等都是成对出现的,存在明显的一一对应关系,这种类比关系就称为电路的对偶特性或对偶现象。例如,在平面电路中,对于每一节点可列一个KCL方程;对于每一网孔可列一个KVL方程。在这里,电路变量电流与电压对偶,电路结构结点与网孔对偶,电路定律KCL与KVL对偶。
电阻与电感对偶,电压与电流对偶,电感与电容对偶。

我们只看看品质因数的表达在此的应用。

空载:忽略信号源和负载的存在

  • 串联:
    串联电路的品质因数

  • 并联:
    并联电路的品质因数
    利用上面的这些内容,只要我们能够理解,很多题目做起来问题都不太大了。下一次将根据Q的定义引出下一次的内容----部分接入。

四. 例题

给定并联谐振回路的f0=5MHz,C=50pF,通频带为150kHz。试求电感L、品质因数Q0。如果把通频带带宽增加到300kHz,应该在回路两端再并联一个多大的电阻?
分析求解
过程
关于并联谐振回路的内容就到这里了,下次见。

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