一個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián),在某個(gè)特定的頻率,就會發(fā)生諧振,這個(gè)頻率就是諧振頻率。串聯(lián)諧振電路有如下特點(diǎn):
諧振時(shí)整個(gè)電路阻抗呈電阻性,阻抗最小,電流達(dá)到最大;
諧振時(shí)電感和電容兩端的電壓達(dá)到最大。

上圖就是一個(gè)LC串聯(lián)典型電路,一般被用于低通濾波。我們準(zhǔn)備一個(gè)電感和電阻串聯(lián)的電路如下所示:

我們準(zhǔn)備一臺LOTO的虛擬示波器OSCH02S,也就是示波器加信號源的版本,我們用信號源產(chǎn)生一個(gè)掃頻正弦波,作為上圖的Vin輸入,把示波器的AB兩個(gè)通道加在輸入Vin和輸出端Vout處。

我們在上位機(jī)軟件上設(shè)置好掃頻參數(shù),如下圖所示:

我們先掃頻得到通道A也就是輸入端的頻響曲線如下圖所示,可以看到掃頻正弦波信號加在LC串聯(lián)電路兩端,示波器CHA也就是LC兩端的信號幅頻曲線中,一開始幅值比較大,隨著頻率的升高,信號幅值逐漸變小,最小的位置,也就是截止頻率處,我們看到圖中的光標(biāo)測量出來是183.51K赫茲。過了這個(gè)截止頻率,信號的幅值又逐漸變大起來。截止頻率附近的信號幅值變小是因?yàn)楫a(chǎn)生諧振的時(shí)候LC的整體阻抗最小,這時(shí)候它所分得的信號也就是最小。

我們這次來測增益曲線,也就是Vout/Vin的頻響曲線,我們只需要在頻響曲線界面把Y周的數(shù)據(jù)來源從chA改為B/A就可以了,重新掃頻,得到如下的幅頻曲線:

這個(gè)增益曲線,我們也可以理解成是低通濾波器的增益曲線。前一段可以看出增益為1,相位差也為0,也就是輸出=輸入。到諧振頻率附近,放大倍數(shù)大概6倍左右,也就是這時(shí)候的信號被放大了,之后放大倍數(shù)迅速減小。
如果我們能把諧振頻率處的增益降到0.707左右,那就是完美的低通濾波器了。很顯然,電感和電容都是非耗能器件,沒有電阻器件的引入,在諧振頻率處,增益總是很大。
幸運(yùn)的是,我們的濾波電路總是要接負(fù)載的,我們把信號濾波之后總是要給負(fù)載用的,接入了負(fù)載,那增益又不一樣了。負(fù)載越大,這個(gè)諧振點(diǎn)的增益會越小。


我們可以看到,負(fù)載電阻越小,諧振處的增益越小,諧振引起的噪聲變大越不會發(fā)生。當(dāng)然了,實(shí)際電路中的負(fù)載各種各樣,有低阻的,有高阻的。相對來說,低阻負(fù)載的更不容易發(fā)生加入濾波器效果更差的事情。因此,如果你發(fā)現(xiàn)同樣的LC濾波器,加入不同的電路,有的效果好,有的效果變差,很有可能就是因?yàn)樨?fù)載的不同。
所以說,負(fù)載阻抗越低,越不容易產(chǎn)生尖峰,也就是說不容易惡化。
不同的LC參數(shù)也會有不同的諧振頻率的情況。我們改變一些參數(shù)可以測的不同的頻響曲線如下:
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