第4章 諧振電路與濾波電路

4.1 諧振電路

諧振電路是一種由電感和電容構(gòu)成的電路，故又稱(chēng)為L(zhǎng)C諧振電路。諧振電路在工作時(shí)會(huì)表現(xiàn)出一些特殊的性質(zhì)，因此得到廣泛應(yīng)用。諧振電路分為串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路。

4.1.1 串聯(lián)諧振電路

電容和電感頭尾相連，并與交流信號(hào)連接在一起就構(gòu)成了串聯(lián)諧振電路。

1. 電路結(jié)構(gòu)

串聯(lián)諧振電路如圖4-1所示，其中U為交流信號(hào)，C為電容，L為電感，R為電感L的直流等效電阻。

2. 性質(zhì)說(shuō)明

為了分析串聯(lián)諧振電路的性質(zhì)，將一個(gè)電壓不變、頻率可調(diào)的交流電源加到串聯(lián)諧振電路兩端，再在電路中串接一個(gè)交流電流表，如圖4-2（a）所示。

讓交流信號(hào)電壓U始終保持不變，而將交流信號(hào)頻率由0Hz慢慢調(diào)高，在調(diào)節(jié)交流信號(hào)頻率的同時(shí)觀察電流表，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流表指示電流值先慢慢增大，當(dāng)增大到某一值時(shí)再將交流信號(hào)頻率繼續(xù)調(diào)高，發(fā)現(xiàn)電流又開(kāi)始逐漸下降，這個(gè)過(guò)程可用圖4-2（b）所示的特性曲線表示。

在串聯(lián)諧振電路中，當(dāng)交流信號(hào)頻率為某一值（f0）時(shí)，電路出現(xiàn)最大電流的現(xiàn)象稱(chēng)為串聯(lián)諧振現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱(chēng)串聯(lián)諧振，這個(gè)頻率稱(chēng)為諧振頻率，用f0表示。諧振頻率f0的大小可利用下面的公式來(lái)求得

3. 串聯(lián)諧振電路諧振時(shí)的特點(diǎn)

串聯(lián)諧振電路諧振時(shí)的特點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)。

①諧振時(shí)，電路中的電流最大，此時(shí)LC元件串在一起就像一只阻值很小的電阻，即串聯(lián)諧振電路諧振時(shí)總阻抗最小（電阻、容抗和感抗統(tǒng)稱(chēng)為阻抗，用Z表示，阻抗單位為Ω）。

②諧振時(shí)，電路中電感上的電壓UL和電容上的電壓UC都很高，往往比交流信號(hào)電壓U大Q倍（UL=UC=Q×U，Q為品質(zhì)因數(shù)，），因此串聯(lián)諧振又稱(chēng)電壓諧振。在諧振時(shí)，UL與UC電壓在數(shù)值上相等，但兩者極性相反，故兩電壓之和（UL+UC）近似為零。

4.1.2 并聯(lián)諧振電路

電容和電感頭頭相連、尾尾相接與交流信號(hào)連接起來(lái)就構(gòu)成了并聯(lián)諧振電路。

1. 電路結(jié)構(gòu)

并聯(lián)諧振電路如圖4-3所示，其中U為交流信號(hào)，C為電容，L為電感，R為電感L的直流等效電阻。

2. 性質(zhì)說(shuō)明

為了分析并聯(lián)諧振電路的性質(zhì)，將一個(gè)電壓不變、頻率可調(diào)的交流電源加到并聯(lián)諧振電路兩端，再在電路中串接一個(gè)交流電流表，如圖4-4（a）所示。

讓交流信號(hào)電壓U始終保持不變，將交流信號(hào)頻率從0Hz開(kāi)始慢慢調(diào)高，在調(diào)節(jié)交流信號(hào)頻率的同時(shí)觀察電流表，結(jié)果發(fā)現(xiàn)電流表指示電流開(kāi)始很大，隨著交流信號(hào)的頻率逐漸調(diào)高電流值慢慢減小，當(dāng)減小到某一值時(shí)再將交流信號(hào)頻率繼續(xù)調(diào)高，發(fā)現(xiàn)電流又逐漸上升，這個(gè)過(guò)程可用圖4-4（b）所示的曲線表示。

在并聯(lián)諧振電路中，當(dāng)交流信號(hào)頻率為某一值（f0）時(shí)，電路出現(xiàn)最小電流的現(xiàn)象稱(chēng)為并聯(lián)諧振現(xiàn)象，簡(jiǎn)稱(chēng)并聯(lián)諧振，這個(gè)頻率稱(chēng)為諧振頻率，用f0表示。諧振頻率f0的大小可利用下面的公式來(lái)求得

3. 并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)的特點(diǎn)

并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)的特點(diǎn)主要有以下兩點(diǎn)。

①諧振時(shí)，電路中的電流I最小，此時(shí)LC元件并在一起就像一只阻值很大的電阻，即并聯(lián)諧振電路諧振時(shí)總阻抗最大。

②諧振時(shí)，流過(guò)電容支路的電流IC和流過(guò)電感支路的電流IL比總電流I大很多倍，故并聯(lián)諧振又稱(chēng)為電流諧振。其中IC與IL數(shù)值相等，但方向相反，IC與IL在LC支路構(gòu)成的回路中流動(dòng)，不會(huì)流過(guò)主干路。