串聯(lián)諧振電路中的Q因子和帶寬
發(fā)布時(shí)間:2020-04-16 09:48:18
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串聯(lián)諧振耐壓裝置電路的Q或品質(zhì)因數是諧振電路的“優(yōu)”或品質(zhì)的量度。該品質(zhì)因數的較高值對應于更窄的帶寬,這在許多應用中是期望的。更正式地說(shuō),Q是存儲的功率與電路電抗和電阻中消耗的功率之比,分別為:
Q=存儲的 P / 耗散的 P=I 2 X / I 2 R Q=X / R其中:X=諧振時(shí)的容抗或感抗R=串聯(lián)電阻。
該公式適用于串聯(lián)諧振電路,如果電阻與電感器串聯(lián),則也適用于并聯(lián)諧振電路。在實(shí)際應用中就是這種情況,因為我們主要關(guān)心的是限制Q的電感器的電阻。注意:某些文本可能顯示出X和R在并聯(lián)諧振電路的“
Q”公式中互換。這對于與C和L并聯(lián)的大R值是正確的。對于與L串聯(lián)的小R,我們的公式是正確的。
“ Q”的實(shí)際應用是串聯(lián)諧振電路中L或C兩端的電壓是總施加電壓的Q倍。在并聯(lián)諧振電路中,流經(jīng)L或C的電流是總施加電流的Q倍。
串聯(lián)諧振電路
串聯(lián)諧振電路看起來(lái)像諧振頻率處的電阻。由于諧振的定義為X L=X
C,因此電抗分量會(huì )抵消,僅留下電阻來(lái)貢獻阻抗。諧振時(shí)的阻抗也最小。在諧振頻率以下,串聯(lián)諧振電路看起來(lái)是電容性的,因為電容器的阻抗增加到大于減小的感抗的值,從而留下凈電容值。在諧振以上,電感電抗增加,電容電抗減小,剩下凈電感成分。
注意:在諧振時(shí),串聯(lián)諧振電路看起來(lái)是純電阻性的。在共振以下,它看起來(lái)是電容性的。高于諧振時(shí),它似乎是電感性的。
諧振時(shí)電流最大,阻抗時(shí)電流最小。電流由電阻值設定。高于或低于諧振,阻抗增加。
在串聯(lián)諧振電路中,諧振處的阻抗最小。
可以通過(guò)改變串聯(lián)電阻來(lái)改變諧振電流峰值,該串聯(lián)電阻會(huì )改變Q。這也會(huì )影響曲線(xiàn)的寬度。與高電阻低Q電路相比,低電阻高Q電路具有較窄的帶寬。
根據Q和諧振頻率的帶寬:
BW=f c / Q其中,f c=諧振頻率Q=品質(zhì)因數
高Q諧振電路與低Q相比具有較窄的帶寬
在0.707電流幅度點(diǎn)之間測量帶寬。由于P=I 2 R,(0.707)2=(0.5),因此0.707電流點(diǎn)對應于一半功率點(diǎn)。
在串聯(lián)諧振電路的70.7%振幅點(diǎn)之間測量帶寬Δf。
BW=Δf=f h -f l=f c / Q其中:f h=高頻帶邊緣f l=低頻帶邊緣f l=f c -Δf/ 2 f h=f c +Δf/
2其中,f c=中心頻率(諧振頻率)
在上圖中,100%電流點(diǎn)為50 mA。70.7%的水平為.707(50 mA)=35.4 mA。從曲線(xiàn)讀取的上下頻帶邊緣,對于fl為291
Hz,對于f h為355 Hz 。帶寬為64 Hz,半功率點(diǎn)為中心諧振頻率的±32 Hz:
BW=Δf=f h -f l=355-291=64 f l=f c -Δf/ 2=323-32=291 f h=f c +Δf/ 2=323 +
32=355
由于BW=fc / Q:
Q=f c / BW=(323 Hz)/(64 Hz)=5
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