仿真一下串聯諧振電路,如下:
1、XMM1、XMM2、XMM3,XMM5測量交流電壓
2、XMM4測量交流電流
3、XFG1信號發生器,輸出正弦波,頻率賦值都可調
4、XSC1兩個通道分別測量電容和電感兩端波形
5、XSC2測量電容和電感串聯后兩端波形
諧振頻率計算公式如下:
1、電路參數:
L1= 1mH
C1= 100nF
R2 = 可調電阻調整到30R
2、首先觀察諧振狀態現象:
根據以上公式計算此電路諧振頻率f=15924Hz。配置信號發生器為正弦波,頻率15924Hz,振幅為2V,也就是輸出有效值是1.414V。仿真數據如下:
1)電阻兩端電壓為1.408V接近1.414V輸出電壓,也就是LC兩端的總電壓幾乎為0,電路呈現純電阻特性。
2)電流約47mA。
3)電容和電感兩端電壓幾乎相等,4.7V左右,這里是交流有效值,比信號發生器輸出高出不少。
4)L和C兩端波形,大小相等相位相反,見下面仿真波形。
LC串聯后兩端波形,峰峰值不到400mV,有效值約0.14V很小。
3、調整R2電阻觀察現象:
1)R2調整到10歐姆,基本還是在諧振狀態,L和C兩端電壓明顯增大,電流也增大。
2)R2調整到50歐姆,基本還是在諧振狀態,L和C兩端電壓明顯減小,電流也減小。
由此可見調整R2電阻能夠明顯改變L和C的電壓,基本不會影響諧振狀態。為什么會出現這種狀態呢?因為理想狀態下,諧振狀態時電路呈現純電阻特性,電路電流取決于R2,R2兩端的電壓就是信號發生器輸出電壓,R2減小電流增大,因為頻率、容值、感值都沒有變化,所以L和C的感抗和容抗沒有變化,電流增大后,L和C兩端電壓也增大。R2增加同理。L和C阻抗計算公式如下:
4、嘗試更改頻率,觀察現象。
1)調整輸出頻率為10KHz,頻率減小后容抗增大,感抗減小,電路呈現容性,L和C波形如下,電容的幅值大。
2)調整輸出頻率為20KHz,頻率增大后容抗減小,感抗增大,電路呈現感性,L和C波形如下,電感幅值大。
5、串聯諧振總結
和非諧振狀態相比,諧振狀態阻抗是最小的,電流是最大的,電路呈現純電阻特性,電流和電壓同相位,電感和電容兩端可能出現比輸入電壓高很多倍的電壓,因此串聯諧振又稱為電壓諧振。
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