Rezonanță fenomenelor în circuitele electrice
Utilizarea unui circuit oscilator serie
Relațiile de energie într-un circuit oscilant de serie la rezonanță
Efectul rezistenței interne a sursei de semnal asupra răspunsului de frecvență al circuitului
Circuit oscilator secvențial
Rezonanță fenomenelor în circuitele electrice
Circuit vibrațional consecutiv
Rezonanța unui circuit electric este fenomenul dispariției reactanței sale. Frecvența la care are loc acest lucru se numește rezonanță. Rezonanța poate să apară numai în circuite care au cel puțin un element reactiv de diferite tipuri de conductivitate.
Rezonanțele pot avea loc atât în ramuri separate ale unui circuit electric, cât și în contururi. Prin urmare, în circuite cu mai multe elemente reactive de diferite tipuri, pot exista mai multe frecvențe rezonante.
În domeniul ingineriei radio, fenomenele de rezonanță în circuitele electrice sunt utilizate pe scară largă pentru a izola banda de frecvență și a amplifica semnalele.
Un lanț cu o conexiune serială a elementelor se numește un circuit oscilator secvențial. Deoarece inductanțele și capacitățile reale au pierderi, acest lucru este luat în considerare pe circuitul în serie cu o rezistență mică la pierderi echivalente (Figura 15.1).
Impedanța acestui circuit va fi
unde - modulul și - componentele active și reactive - faza impedanței.
Fig. 15.1. Circuit oscilator secvențial
La frecvența rezonantă, componenta reactivă a impedanței dispare, adică starea
Prin urmare, obținem o formulă pentru calcularea frecvenței de rezonanță prin parametrii circuitului oscilator serie
La frecvențe mai puțin rezonante, reactanța circuitului este negativă, adică are un caracter capacitiv, deoarece rezistența la capacitate este mai mare decât rezistența la inductanță și este predominantă. La frecvențe mai mari decât rezonanța, reactanța circuitului oscilator serie este pozitivă și are un caracter inductiv, deoarece în acest caz rezistența la inductanță devine mai mare decât rezistența capacității.
Transformăm expresia (15.1) cu acordul pentru conceptul introdus de frecvență rezonantă:
O cantitate având dimensiunea rezistenței se numește impedanța de undă sau caracteristică a circuitului și
Raportul dintre rezistența caracteristică și rezistența pierderilor se numește factorul Q al circuitului și este notat cu simbolul, iar reciprocitatea acestuia prin amortizare:
Contururile de calitate slabă au un factor de calitate mai mic de 50. Pentru circuitele de calitate medie, raportul este îndeplinit pentru circuitele de bună calitate - și pentru circuitele de înaltă calitate.
Expresia în paranteze din formula (15.4) este marcată printr-o literă grecească și se numește detuningul conturului relativ
Implicit, abaterea relativă în unități relative caracterizează devierea unui semnal de frecvență a sursei de frecvența de rezonanță a circuitului.
Având în vedere notația introdusă, formula de rezistență (15.4) poate fi scrisă într-o formă mai compactă:
Curentul din circuit poate fi găsit de legea lui Ohm:
unde este faza inițială a sursei emf, este faza impedanței într-o altă formă de înregistrare.
La frecvența de rezonanță, curentul este maxim și egal cu
Frecvența normală a frecvenței de amplitudine (AFC)
și caracteristicile de frecvență de fază (PFC)
sunt prezentate în Fig. 15.2.
La frecvența rezonantă, detuningul relativ (15.7) este zero. prin urmare
În consecință, la frecvența rezonantă, amplitudinile tensiunilor pe inductanță și capacitate sunt egale una cu cealaltă și uneori mai mari decât amplitudinea emf:
Prin urmare, rezonanța în circuitul oscilator serie este numită rezonanța tensiunilor. O diagramă vectorială a tensiunilor circuitului la frecvența de rezonanță este prezentată în Fig. 15.3.
Intervalul de frecvență la limitele căruia curentul scade în timp în raport cu valoarea sa maximă se numește bandă de trecere. La limitele benzii de trecere, conform formulei (15.9), condiție
Fig. 15.2. Frecvența amplitudinii (a) și frecvența de fază (b) caracteristicile de curent într-un circuit oscilator de serie
Fig. 15.3. Vector diagramă a unui circuit oscilator de serie la o frecvență rezonantă
Prin urmare, obținem valorile de detonare relativă la limitele benzii de trecere
Aproape întotdeauna putem să presupunem asta. Prin urmare, este mică și fără o eroare mare, folosind formula (15.7), distanța relativă la limitele benzii de transmisie poate fi înlocuită cu o expresie aproximativă:
unde, a este lățimea de bandă a circuitului. Combinând expresiile (15.14) și (15.16), obținem în final o formulă destul de precisă pentru calculul lățimii de bandă
Pentru circuite comparație cu un alt răspuns de frecvență utilă, construit în conformitate cu detuning relativă (Fig. 15.4), dar nu și frecvența relativă așa cum se arată în Fig. 15.2.
Fig. 15.4. Amplitudinea-frecvența de caracteristici ale unui circuit de oscilator serie în funcție de detuning relative
Trebuie remarcat faptul că tensiunea pe capacitate
atinge un maxim la o frecvență mai mică decât frecvența de rezonanță, iar tensiunea pe inductanță atinge un maxim la o frecvență mai mare decât frecvența de rezonanță.
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: