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  • LC串聯(lián)諧振要杜絕嗎詳解
    • 發(fā)布時間:2024-12-18 18:17:45
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    LC串聯(lián)諧振要杜絕嗎詳解
    本文講解了LC串聯(lián)諧振現(xiàn)象及如何避免諧振引起噪聲放大的問題。當增益大于1時,噪聲被放大,諧振頻率處的增益非常高。使用LC濾波器時,負載阻抗、噪聲源內(nèi)阻、電感和電容值等因素會影響濾波效果。通過增大電容或減小電感可以降低尖峰高度,但需注意諧振頻率的變化。
    LC串聯(lián)諧振要杜絕嗎?
    一個電感+一個電容串聯(lián),在某個特定的頻率,就會發(fā)生諧振,這個就是諧振頻率。
    LC串聯(lián)諧振
    那么,噪聲是如何被放大的?
    LC串聯(lián)諧振
    當輸出與輸入的比值,即增益。如果增益>1,那就說明被放大了。
    LC串聯(lián)諧振
    如上圖,1uH為電感,1uF電容的增益。
    在低頻的狀態(tài)下,增益基本為1,即不放大不衰減。
    在諧振頻率處,有一個非常高的尖峰。
    在這里設(shè)定的器件為理想器件,從理論上來講尖峰為窮大,諧振頻率旁的增益是非常高的。
    當頻率比較高時,隨著頻率的升高,增益會下降,也就是衰減了信號。
    如果將諧振頻率處的增益降到0.7左右,那就是很不錯的低通濾波器了。
    不過,電感和電容都是非耗能器件,如果沒有電阻器件的引入,在諧振頻率處,增益會等于無窮大。
    這里有個問題:為什么有時使用LC濾波器效果反而更差?
    由于濾波電路是需要接負載的,信號濾波以后接入了負載,增益會變得不一樣,如下圖:加入了負載。
    LC串聯(lián)諧振
    加入負載后不同RL的增益曲線:
    LC串聯(lián)諧振
    當負載電阻越小,諧振處的增益就越小,噪聲放大(諧振引起)的可能性就越小。
    在實際電路中的負載有低阻和高阻之分。相對來講低阻負載不太容易發(fā)生加入濾波器效果更差的情況。
    由于負載的不同,會出現(xiàn):同樣的LC濾波器在加入不同的電路出現(xiàn)了不同的效果,可能效果更好,也可能效果更差。
    因此,負載阻抗越低,越不容易產(chǎn)生尖峰。
    除了負載阻抗的影響,噪聲源內(nèi)阻在諧振電路中也有很大關(guān)系。
    實際應(yīng)用中,噪聲型號是有一定內(nèi)阻的。
    (根據(jù)內(nèi)阻不同加入內(nèi)阻參量)
    LC串聯(lián)諧振
    如圖,為排除負載電阻的影響,將其設(shè)為高阻態(tài):統(tǒng)一RL=1MΩ,以不同Rs來分析。
    LC串聯(lián)諧振
    得出:內(nèi)阻越大,越不容易產(chǎn)生尖峰,內(nèi)阻越小則相反。
    此外,電感和電容值也存在影響,如下圖:
    LC串聯(lián)諧振
    得出:電容增大,尖峰變小。
    也就是說,當遇到諧振引起噪聲變大時,增大電容可以適當降低噪聲。
    不過注意,當尖峰變小,僅僅只是最高點變小了,但卻引起了諧振的頻率的降低,新的諧振點要比原來的增益更高。
    也就是說如果噪聲正好在這個頻率段,那改變后的效果可能就變得更差。
    那如果我們加入更大的電容呢?
    比如將電容加到100uF,如果諧振點都沒有放大作用,那么基本整個頻段都沒有放大作用了。
    具體加入多大的電容能夠避免尖峰的出現(xiàn),其實跟信號源內(nèi)阻Rs,負載阻抗RL、電感L有一定關(guān)系。
    當內(nèi)阻RS從0.1增加到1,電容不用增大到100uF,保持原來的1uf也不會出現(xiàn)尖峰了。
    LC串聯(lián)諧振
    得出:減小電感,可以降低尖峰的高度。
    因此,大部分的電路想要降低尖峰,都可以通過增大電容或者減小電感。如果是使用LC濾波器發(fā)生了噪聲變大,可以增大電容或者減少電感。
    串聯(lián)諧振電路的特點:
    1.阻抗呈電阻性,阻抗最小,電流最大
    2.電感和電容兩端的電壓達到最大
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