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这篇文章将详细讲解并联谐振电路的工作原理、相关计算公式以及其与串联谐振的区别。
在电子领域,无论是并联谐振还是串联谐振电路,它们都是重要的三元网络结构。这两个电路均包含两个电抗元件,形成二阶电路,受到电源频率变化的影响,且存在一个特定的频率点,其中两个电抗元件相互抵消,从而影响电路的整体性能。
并联谐振与串联谐振的差异:并联谐振电路中,电流流经LC谐振电路的每个并联支路时会产生特定影响。储能电路作为L和C的并联组合,被广泛应用于滤波器网络中,用于选择或抑制交流电(AC)的频率。如下图所示,即为典型的并联谐振电路示意图。
关于并联谐振,其具体计算公式如下:
并联谐振时,当合成电流与电源电压同相,包含电阻R、电感L和电容C的并联电路将进入谐振状态,也被称为反谐振状态。在谐振状态下,电感和电容之间会形成巨大的循环电流,从而导致并联电路中产生电流谐振。
并联谐振电路的特点:该电路能够将电路能量存储在电感的磁场和电容的电场中。这种能量在电感和电容之间持续地来回传输,导致从电源中汲取的电流和能量为零。这是因为IL和IC的相应瞬时值始终相等且相反,使得从电源汲取的电流成为这两个电流及流入IR的电流的矢量和。
在并联谐振电路中,所有分支的电源电压是公共的,因此可作为一个参考量。每个并联支路可独立于其他支路进行处理,而整个电路的总电流为各分支电流的矢量和。我们可以通过计算每个分支中的电流,然后进行矢量相加,或计算每个分支的导纳以得出总电流。
当VL= -VC时,即在两个电抗相等的情况下,即XL=XC时,串联谐振电路将发生谐振。而并联谐振电路的导纳在X L = X C且Y的虚部为零时将发生共振。并联电路将产生与串联谐振电路相似的方程。电感或电容无论是并联还是串联,其本质并无区别。
谐振时的特性:在谐振状态下,并联LC谐振电路如同一个开路,电路中的电流仅由电阻R决定。并联谐振电路的总阻抗变为电阻值,即Z=R。如下示意图所示。
应用实例:设想一个由60Ω电阻、120uF电容和200mH电感构成的并联谐振网络,连接在一个具有恒定输出100V的正弦电源电压上。我们可以计算该电路的谐振频率、电路的品质因数、带宽、谐振时的电路电流以及电流放大倍数等参数。
并联谐振电路图示例附于文末以供参考。希望这些内容能够帮助您更深入地理解并联谐振电路的工作原理及其在实际应用中的作用。