電路中品質(zhì)因數(shù)的定義

Q 值是為了更好的研究電路諧振時(shí)的性質(zhì)而引入的一個(gè)物理量，Q 是 Quality factor 的縮寫，翻譯成品質(zhì)因數(shù)。它用來描述諧振電路的質(zhì)量或其諧振能力。揭示了諧振電路的通頻帶和選擇性之間相矛盾的關(guān)系；Q 值越大，通頻帶寬度就越窄，電路的選擇性能越好，抑非能力越強(qiáng)。反之Q 值越小，通頻帶寬度就越寬，抑非能力越弱，選擇性能越差；但帶寬包含的信號(hào)多，信號(hào)損失小，有利于減小信號(hào)的失真。

一、電路中品質(zhì)因數(shù)的定義：

1.1 能量定義 Q 值

在諧振狀態(tài)下，電感和電容中的能量 WLC 不隨時(shí)間變化，貯存的能量與時(shí)間 t 無(wú)關(guān)，它不再與外界交換能量，而是穩(wěn)定地儲(chǔ)存在電路中。電阻上消耗的能量 WR 應(yīng)由外電路不斷地輸入有功功率來補(bǔ)償。Q 值等于諧振電路中所儲(chǔ)存的能量與每一個(gè)周期內(nèi)消耗的能量之比的2π倍。Q 值越高，意味著相對(duì)于儲(chǔ)存的能量而言，所需付出的能量耗散越少，亦即諧振電路儲(chǔ)能的效率越高。

1.2 功率定義 Q 值

在諧振電路中可用儲(chǔ)能元件上的無(wú)功功率 Q0與有功功率 P0 之比定義為回路的 Q 值。此時(shí)，所謂的“無(wú)功功率”是指回路諧振時(shí)電感中的無(wú)功功率或電容中的無(wú)功功率，而“有功功率”是指回路中損耗的總功率．

1.3 電壓定義 Q 值

教材中關(guān)于品質(zhì)因數(shù)的概念是以討論 RLC串聯(lián)電路在諧振時(shí) L、C 元件上的電壓與電壓源電壓之間的關(guān)系引出的。定義為諧振時(shí)電感或電容上電壓有效值與電源上電壓有效值之比；即串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為：

1.4 參數(shù)定義 Q 值

用參數(shù)定義 Q 值是從串聯(lián)電路中電壓分配的角度引出的，這種定義方式表明了品質(zhì)因數(shù) Q 與各電路參數(shù)之間的關(guān)系。通常把一個(gè)串聯(lián)回路內(nèi)電感量或電容量的特性阻抗與回路電阻 R 的比值稱為回路的品質(zhì)因數(shù)，即為：

1.5 帶寬度定義 Q 值

電路發(fā)生諧振的頻率 ω0 稱為諧振頻率諧振峰兩邊 I ＝ （1/2） Im 處的頻率值ω2j 和 ω1j 之間寬度定義為通頻帶寬度 BW，衡量一個(gè)諧振器在電路中性能的好壞。常用品質(zhì)因數(shù) Q ＝ ω0/ω2j －ω1j 來描述，Q 的物理意義是在諧振頻率ω0 附近將具有更強(qiáng)的頻率響應(yīng)；對(duì)于偏離 ω0 較遠(yuǎn)的頻率，則響應(yīng)很弱或不響．

二、Q值仿真分析：

從諧振曲線下面所顯示的頻率和幅值可以看出，諧振頻率 f0 ＝9.269kHz。在諧振頻率左右拖動(dòng)游標(biāo)可讀出幅值下降到0.707倍時(shí)所對(duì)應(yīng)的兩個(gè)頻率值 fH 和 fL．即 fH ＝10?15kHzfL ＝8?39kHz帶寬 BW＝10.15－8.39＝1.73kHz．品質(zhì)因數(shù)為：

審核編輯：湯梓紅