串聯(lián)諧振電路仿真分析

居家隔離，閑來無事，仿真一下串聯(lián)諧振電路，如下：

1、XMM1、XMM2、XMM3，XMM5測量交流電壓

2、XMM4測量交流電流

3、XFG1信號發(fā)生器，輸出正弦波，頻率賦值都可調(diào)

4、XSC1兩個通道分別測量電容和電感兩端波形

5、XSC2測量電容和電感串聯(lián)后兩端波形

諧振頻率計(jì)算公式如下：

1、電路參數(shù)：

L1= 1mH

C1= 100nF

R2 = 可調(diào)電阻調(diào)整到30R

2、首先觀察諧振狀態(tài)現(xiàn)象：

根據(jù)以上公式計(jì)算此電路諧振頻率f=15924Hz。配置信號發(fā)生器為正弦波，頻率15924Hz，振幅為2V，也就是輸出有效值是1.414V。仿真數(shù)據(jù)如下：

1)電阻兩端電壓為1.408V接近1.414V輸出電壓，也就是LC兩端的總電壓幾乎為0，電路呈現(xiàn)純電阻特性。

2)電流約47mA。

3)電容和電感兩端電壓幾乎相等，4.7V左右，這里是交流有效值，比信號發(fā)生器輸出高出不少。

4)L和C兩端波形，大小相等相位相反，見下面仿真波形。

LC串聯(lián)后兩端波形，峰峰值不到400mV，有效值約0.14V很小。

3、調(diào)整R2電阻觀察現(xiàn)象：

1)R2調(diào)整到10歐姆，基本還是在諧振狀態(tài)，L和C兩端電壓明顯增大，電流也增大。

2)R2調(diào)整到50歐姆，基本還是在諧振狀態(tài)，L和C兩端電壓明顯減小，電流也減小。

由此可見調(diào)整R2電阻能夠明顯改變L和C的電壓，基本不會影響諧振狀態(tài)。為什么會出現(xiàn)這種狀態(tài)呢?因?yàn)槔硐霠顟B(tài)下，諧振狀態(tài)時(shí)電路呈現(xiàn)純電阻特性，電路電流取決于R2，R2兩端的電壓就是信號發(fā)生器輸出電壓，R2減小電流增大，因?yàn)轭l率、容值、感值都沒有變化，所以L和C的感抗和容抗沒有變化，電流增大后，L和C兩端電壓也增大。R2增加同理。L和C阻抗計(jì)算公式如下：

4、嘗試更改頻率，觀察現(xiàn)象。

1)調(diào)整輸出頻率為10KHz，頻率減小后容抗增大，感抗減小，電路呈現(xiàn)容性，L和C波形如下，電容的幅值大。

2)調(diào)整輸出頻率為20KHz，頻率增大后容抗減小，感抗增大，電路呈現(xiàn)感性，L和C波形如下，電感幅值大。

5、串聯(lián)諧振總結(jié)

和非諧振狀態(tài)相比，諧振狀態(tài)阻抗是最小的，電流是最大的，電路呈現(xiàn)純電阻特性，電流和電壓同相位，電感和電容兩端可能出現(xiàn)比輸入電壓高很多倍的電壓，因此串聯(lián)諧振又稱為電壓諧振。