串联和并联谐振综述.ppt

串联和并联谐振 主讲人：岳闯 1．谐振条件 图4.37 RLC串联电路 如图4.37所示的RLC串联电路，其总阻抗为 当ω为某一值，恰好使感抗XL和容抗XC相等时，则X=0，此时电路中的电流和电压同相位，电路的阻抗最小，且等于电阻（Z=R）。电路的这种状态称为谐振。由于是在RLC串联电路中发生的谐振，故又称为串联谐振。 对于RLC串联电路，谐振时应满足以下条件 或 ω为谐振角频率，用ω0表示，则 电路发生谐振的频率称为谐振频率 2．谐振电路分析 电路发生谐振时，X=0，因此 ，电路的阻抗最小，因而在电源电压不变的情况下，电路中的电流将在谐振时达到最大，其数值为 发生谐振时，电路中的感抗和容抗相等，而电抗为零。 电源电压 ，如图4.38相量图所示。 图4.38 RLC串联谐振相量图 当XL=XCR时，UL和UC都高于电源电压U。 因为串联谐振时UL和UC可能超过电源电压许多倍，所以串联谐振也称电压谐振。 因为 UL或UC与电源电压U的比值，通常用品质因素Q来表示 在RLC串联电路中，阻抗随频率的变化而改变，在外加电压U不变的情况下，I也将随频率变化，这一曲线称为电流谐振曲线。如图4.39所示。 图4.39 电流谐振曲线 例4.16　在电阻、电感、电容串联谐振电路中，L=0.05mH，C=200pF， 品质因数Q=100，交流电压的有效值U=1mV。试求： （1）电路的谐振频率f0。 （2）谐振时电路中的电流I。 （3）电容上的电压UC。 解（1）电路的谐振频率 （2）由于品质因数　 故电流为 （3）电容两端的电压是电源电压的Q倍，即 　1．R、L、C并联谐振电路 （1）谐振条件 当信号源内阻很大时，采用串联谐振会使Q值大为降低，使谐振电路的选择性显著变差。这种情况下，常采用并联谐振电路。 图4.41 RLC并联谐振电路 （a）电路 (b)相量图 RLC并联电路如图4.41（a）所示，在外加电压U的作用下,电路的总电流相量 要使电路发生谐振，应满足下列条件 即 谐振频率为 （2）谐振电路特点 在RLC并联电路中，当XL=XC，即时，从电源流出的电流最小，电路 的总电压与总电流同相，我们把这种现象称为并联谐振。 并联谐振电路的特点： ①并联谐振电路的总阻抗最大。 ②并联谐振电路的总电流最小。 ③谐振时，回路阻抗为纯电阻，回路端电压与总电流同相。 2．R、L与C并联谐振电路 （1）谐振条件 在实际工程电路中，最常见的、用途极广泛的谐振电路是由电感线圈和电容 器并联组成，如图4.42所示。 图4.42 R、L与C并联谐振电路 （a）电路 (b)相量图 电感线圈与电容并联谐振电路的谐振频率为 在一般情况下，线圈的电阻比较小，所以振荡频率近似为 （2）谐振电路特点 1）电路呈纯电阻特性，总阻抗最大，当 时， 2）品质因数定义为 3）总电流与电压同相，数量关系为 4）支路电流为总电流的Q倍，即 因此，并联谐振又叫做电流谐振。 例4.18　在图4.43所示线圈与电容器并联电路，已知线圈的电阻R=10Ω， 电感L=0.127mH，电容C=200pF。求电路的谐振频率f0和谐振阻抗Z0。 图4.43 线圈与电容并联谐振电路 解：谐振回路的品质因数 因为回路的品质因数Q1，所以谐振频率 电路的谐振阻抗 * *