RLC电路中的谐振

通过能量传递进行通信

引言

谐振电路有两种类型:

  • 串联 RLC 电路
  • 并联 RLC 电路

谐振是指 RLC 电路中容抗和感抗大小相等,从而产生纯电阻阻抗的一种状态。

The impedance of a RLC circuit is:

$$ Z = R + j(X_L - X_C) $$
$X_L = 2\pi fr \times L$
$X_C = \frac{1}{2\pi fr \times C}$

When the RLC circuit is at resonance:
$$ X_L = X_C $$

串联RLC电路中的谐振

串联谐振电路可用作电压放大器。

The Impedance of serial RLC circuit:
$$Z_m = R_m + j\omega L_m + {1\over j\omega C_m}$$

$$= R_m + j(\omega L_m - {1\over \omega C_m})$$

The resonance frequency ($f_r$):
$$ f_r = {1\over 2\pi \sqrt {L_mC_m}} (Hz) $$

Quality factor (Q):
$$ Q = {\omega_r L_m\over R_m} = {1\over {\omega_r C_mR_m}} $$
$$ = {1\over R_m}\sqrt{L_m\over C_m} = \frac{{\omega}_r}{BW} $$
$BW$: bandwidth


并联 RLC 电路中的谐振

并联谐振电路可用作电流放大器。

The Impedance of parallel RLC circuit:
$$Y_p = G_p+{1\over j\omega L_p}+j\omega C_p$$
$$Z_p = {1\over Y_p} = {{\frac{1}{R_p} - j(\omega C_p - {1\over \omega L_p})}\over {{\frac{1}{R_p}}^2 + (\omega C_p - {1\over \omega L_p})^2}}$$

The resonance frequency ($f_r$):
$$ f_r = {1\over 2\pi \sqrt {L_pC_p}} (Hz) $$

Quality factor (Q):
$$ Q = {R_p\over {\omega_r L_p}} = {\omega_r C_pR_p} $$
$$ = R_p\sqrt{C_p\over L_p} = \frac{{\omega}_r}{BW} $$
$BW$: bandwidth


应用领域:

电力电子

  • LLC谐振变换器
  • ZVS/ZCS软开关
  • 无线充电

超声波系统

  • PZT压电陶瓷换能器匹配
  • 超声波清洗机
  • 超声波手术刀

射频系统

  • 天线调谐
  • 无线电接收机
  • 带通滤波器

传感器

  • 金属探测
  • 谐振传感


Study
波乘法
调制