什么是LC的諧振電路？LC諧振電路的作用有哪些

01 什么是LC的諧振電路

LC電路是指電感L和電容C構(gòu)成的電路，主要有LC串聯(lián)諧振電路和LC并聯(lián)諧振電路。在放大器電路和其他形式的信號(hào)處理過程中，大量使用LC串聯(lián)諧振電路和LC并聯(lián)諧振電路。

02 LC諧振電路的作用

選頻電路：構(gòu)成選頻電路，用來在眾多頻率信號(hào)中選擇出需要的頻率信號(hào)進(jìn)行放大，這種電路在收音機(jī)、電視機(jī)及正弦波振蕩器電路中經(jīng)常用到。

吸收電路：構(gòu)成吸收電路，用來在眾多頻率中將某一頻率信號(hào)進(jìn)行吸收，或者進(jìn)行衰減，去掉。

阻波電路：構(gòu)成阻波電路，將眾多頻率的信號(hào)中阻止某一頻率信號(hào)通過放大器或其他電路。

移相電路：利用LC并聯(lián)電路構(gòu)成的移相電路，對(duì)信號(hào)進(jìn)行移相。

03 LC諧振的等效理解方法

如下圖所示是一個(gè)簡(jiǎn)單的LC自由諧振電路，電路中L1是電感器，C1是電容器。

圖3.1 LC的自由諧振電路

LC電路的諧振過程看不見、摸不著，理解起來也相當(dāng)不便，為此我們可以采用鐘擺的左右擺動(dòng)來進(jìn)行模擬。鐘擺示意圖可以參考如下圖：

圖3.2 鐘擺示意圖

說明：在給鐘擺一個(gè)初始能量之后，擺就會(huì)左右擺動(dòng)起來。如果不給鐘擺持續(xù)的力量，鐘擺將由于外界摩擦，鐘擺會(huì)在擺動(dòng)過程中振幅越來越小，最后停止。就像LC電路一樣，若給LC自由諧振電路一個(gè)初始能量，該電路便會(huì)發(fā)生自由諧振，這一自由諧振如果沒有持續(xù)外界供給能量，振蕩將逐漸衰減到0。

04 LC諧振電路的電-磁和磁-電轉(zhuǎn)換過程

先看電-磁轉(zhuǎn)換過程，假設(shè)一開始給電容C1充電，C1中存儲(chǔ)了電能，然后C1的電能對(duì)線圈L1進(jìn)行放電，在這一過程中，電容C1中的電能轉(zhuǎn)換成線圈L1中的磁能，如果電容C1放電結(jié)束時(shí)，能量全部以磁能的形式存儲(chǔ)在線圈L1中。

圖4.1 LC諧振電路的電-磁轉(zhuǎn)換過程

再看磁-電轉(zhuǎn)換過程，電容C1放電完畢之后，線圈L1中的磁能又以線圈兩端自感電動(dòng)勢(shì)產(chǎn)生電流的方式，開始對(duì)電容C1進(jìn)行充電，這一充電過程是線圈L1中磁能轉(zhuǎn)換成電容C1中電能的過程。

圖4.2 LC諧振電路的磁-電轉(zhuǎn)換過程

電容C1充完電之后呢，電容C1兩端的電壓再次對(duì)L1進(jìn)行放電，開始新一輪的能量轉(zhuǎn)換。

05 LC諧振的正弦振蕩及衰減振蕩

假設(shè)電容C1及電感L1中不存在能量損耗，則諧振回路中的振蕩電流是等幅的，為正弦波。

圖5.1 正弦振蕩示意圖

如果電容和電感存在能量損耗，則諧振回路中的電流是不等幅的，而是逐漸衰減的。

圖5.2 衰減振蕩示意圖

06 LC諧振的振蕩頻率

LC諧振過程中，電容C1不斷重復(fù)的充電、放電，有一個(gè)周期，稱為振蕩周期，也可以用振蕩頻率來描述。在L1和C1的大小確定之后，諧振頻率就確定了，我們稱該諧振頻率為固有頻率或自然頻率。諧振頻率f0為下面的公式。

無論LC是并聯(lián)諧振電路還是串聯(lián)諧振電路，其諧振頻率的計(jì)算公式是相同的。

審核編輯：劉清