RLC電路中的諧振

透過能量傳輸進行通信

引言

諧振電路有兩種:

  • 串聯 RLC 電路
  • 並聯 RLC 電路

諧振是指 RLC 電路中容抗和感抗大小相等,從而產生純電阻阻抗的一種狀態。

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:
$$ X_L = X_C $$

串聯 RLC 電路的諧振

串聯諧振電路可用作電壓放大器。

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


並聯 RLC 電路中的諧振

並聯諧振電路可用作電流放大器。

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


應用領域:

電力電子

  • LLC諧振變換器
  • ZVS/ZCS軟開關
  • 無線充電

超音波系統

  • PZT壓電陶瓷換能器匹配
  • 超音波清洗機
  • 超音波手術刀

射頻系統

  • 天線調諧
  • 無線電接收機
  • 帶通濾波器

感應器

  • 金屬探測
  • 諧振感


Study
波相乘
調變