什么情况下R、L、C串联电路能实现不衰减的正弦振荡,为什么?

核心提示根据元增民《模拟电子技术》所讲反馈理论,用一片741运算放大器、1个电感和1个电容、4个电阻和1个电位器就能组成RLC串联谐振电路,见附图。反馈支路断开时,就完全没有了反馈。R1=R2=R3=R4时正负反馈抵消。R4越大,负反馈越弱。因此,

根据元增民《模拟电子技术》所讲反馈理论,用一片741运算放大器、1个电感和1个电容、4个电阻和1个电位器就能组成RLC串联谐振电路,见附图。

反馈支路断开时,就完全没有了反馈。R1=R2=R3=R4时正负反馈抵消。R4越大,负反馈越弱。因此,增大那个与R4串联的R6,减小负反馈,就会使电路总体上呈现正反馈。在串联谐振点上,L1C1的电压大小相等、相位相反而互相抵消,电路呈现纯电阻性。逐渐增大R6,减小负反馈,就会使电路只在串联谐振点上呈现正反馈,在其他频率上不是正反馈,从而使电路起振并实现不衰减的正弦振荡。

Multisim仿真实验和实际实验都已经完成。

2011年10月16日进行Multisim仿真实验。仿真时在RLC串联电阻取值比其他几个电阻稍小时,就能起振,振荡频率也符合f=(1/2π)/√LC。但Multisim110仿真存在两个缺陷:

1、时间稍长,振幅就很大很大,期待的削波失真始终没有出现,然后示波器上什么也没有了。这个问题已经证实是仿真软件的问题。

2、用电位器仿真时总出错,后来把电位器改成低阻固定电阻就不出错了。附图中把那个用过的电位器R5甩在一边,就是因为用它总出错。

随着L或C变小,那个小电阻R6也应当适当加大。

2011年10月18日进行实际实验。

实际实验特点:用多圈电位器缓慢地将电阻R6调大,可见起振,而且振荡非常稳定。继续调大,可见振幅加大以致出现削波失真,同时振荡频率稍稍变低。

总的看,RLC串联谐振振荡仿真证明RLC串联谐振振荡器能起振,实际实验证明RLC串联谐振振荡器能工作。

rlc中l的电阻对谐振曲线的影响

RLC电路(RLC电路是指包含有电阻、电容和电感的电路)中交流电流通过电容和电感时,电容和电感中会产生感应电动势来阻止电流的变化,因而有一种阻止交流电流通过的作用,我们称之为"容抗"和“感抗”。感抗的大小XL=jωL,单位是“Ω(欧姆)”,符号是“L;容抗的大小为Xc=-j/(ωC),单位是“Ω(欧姆)”,符号是“C”。由此可以知道容抗和感抗的符号相反,其大小都与ω有关。当RLC电路出现谐振时就会有容抗和感抗的大小相等,由于其符号相反就会相互抵消即ωL=-1/(ωC),可以的出ω=(LC)的1/2次方,也就是说RLC振荡电路中的谐振频率取决于L和C的大小而跟R无关。

如果这种方式不能理解,我们可以通过坐标的方式来理解,RLC电路中包含有电阻R、电容C和电感L,如果将电阻的值作为坐标的横轴,而将j作为坐标的纵轴(此处j为虚数,j的平方等于-1),这样容抗和感抗就是两个方向相反的向量,阻抗Z(向量)是电阻、容抗、感抗这三个向量的和,只有容抗和感抗的大小相等时Z的方向才能和R的方向相同。

从大小上来说固有频率等于共振频率只是在定义上有区别。单纯的电容和电感都不能形成电流的振荡,当把电容和电感串联在一个电路中,就可以形成振荡电流,这种振荡电流的大小和方向不断变化,每一秒钟内振荡电流变化的次数,我们叫振荡频率,这个振荡电路本身形成的振荡的频率,叫做这个振荡电路的固有频率。谐振频率又称为共振频率,它是指电路所发生谐振时的频率。

rlc中l的电阻对谐振曲线的影响是谐振时,对电路总电阻的大小有影响。电阻大,总电阻就大,反之,谐振时,对谐振电流的峰值有影响,电阻大,电流峰值小,反之。

对谐振回路的Q值有影响,电阻大,Q小,反之,对谐振回路的通频带和选择性有影响,电阻大,通频带宽,选择性差,反之。

谐振特性

又称共振。振荡系统在周期性外力作用下,当外力作用频率与系统固有振荡频率相同或很接近时,振幅急剧增大的现象。产生谐振时的频率称谐振频率。

电工技术中,振荡电路的共振现象。电感与电容串联电路发生谐振称串联谐振,或电压谐振,两者并联电路发生谐振称并联谐振,或电流谐振。

谐振,即物理的简谐振动,物体的加速度与偏离平衡位置方向上的位移成正比,且总是在指向平衡位置的回复力的作用下的振动。 谐振的现象是电流增大和电压减小,越接近谐振中心,电流表电压表功率表转动变化快,但是和短路的区别是不会出现零序量。

 
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