3-2-1 并联谐振和串联谐振
(1) LC谐振电路

谐振指的是电路中的感应电抗和电容电抗在特定频率处相互抵消,这个特定频率就叫做“谐振频率”。尽管能产生电抗(阻抗的虚数分量)的典型元件是电感器 (线圈) 和电容器,但任何其他元件,甚至连简单的导线都可以是产生谐振的要素,因为它们仍具有非常小的电抗。(尽管除上述元件之外,天线、平行板、传输路径等也可能导致与EMC相关的谐振,但此处我们只着重于电感器和电容器产生的LC谐振。)

(2) 谐振电路的阻抗

如图3-2-1所示,谐振电路分两种: 串联谐振和并联谐振。根据图3-2-2中的计算示例,串联谐振使阻抗降至较低值(理论上为零),而并联谐振使阻抗升到超高值(理论上为无穷大)。

Series resonance and parallel resonance

图3-2-1 串联谐振和并联谐振

Impedance of resonant circuit

(该图表示电抗在数轴上的大小)

图3-2-2 谐振电路的阻抗

(3) 电抗抵消为零

如图3-2-3所示,电感器电抗和电容器电抗的量值在谐振频率处变为相等,两者相互抵消,最终相加之和为零。

图3-2-3解释了串联谐振的情形;如果是并联谐振,则将电抗替换为电纳(导纳的虚数成分),会出现电纳在谐振频率处被抵消为零。因此,阻抗升到超高值,这很容易理解。

(4) 谐振频率

无论是串联谐振还是并联谐振,都可以通过以下公式估算出谐振频率ƒ0。在图3-2-2的示例中,ƒ0约为50MHz。

Formula 3-2-1

(公式3-2-1)

(5) 谐振Q

谐振强度可通过指数Q(质量因子)来表示。Q越高表示谐振越强。指数Q也是用作表示电容器和电感器性能的指数。存在这样一种关系: 当使用Q值较大的电容器或电感器时,所建立谐振电路的Q值也较大。如何估算Q值将在章节3-2-5中作解释。

(6) 电容器和电感器的自谐振

在高频范围内使用电容器或电感器时,由于其固有的寄生成分,电容器或电感器本身会在特定频率处导致谐振。这就叫做自谐振。自谐振将在第6章中进一步讲述。

Impedance of resonant circuit

图3-2-3 串联谐振使阻抗降至较低值的机制


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