مدارهای دارای المان های L و C به دلیل ویژگی های فرکانس (مانند فرکانس Vs، جریان، ولتاژ و امپدانس) ویژگی های خاصی دارند که ممکن است حداقل یا حداکثر مقادیر قابل توجهی در فرکانس های خاص داشته باشند. کاربردهای این مدارها عمدتاً شامل فرستنده ها، گیرنده های رادیویی و گیرنده های تلویزیونی است. مدار LC را در نظر بگیرید که در آن خازن ها و سلف ها به صورت سری به منبع تغذیه متصل شده اند و اتصال مدار دارای یک ویژگی منحصر به فرد رزونانس در فرکانس دقیق به نام فرکانس تشدید است. این مقاله به چیستی مدار LC و عملکرد هارمونیک مدارهای LC سری ساده و موازی می پردازد.
مدار LC چیست؟
مدار LC که به عنوان مدار ذخیره انرژی، مدار تنظیم یا مدار تشدید نیز شناخته می شود، مداری است متشکل از یک سلف تعبیه شده در خازن که با حرف "C" نشان داده شده و با حرف "L" به یکدیگر متصل شده است. این مدارها برای تولید سیگنال های فرکانس های خاص یا دریافت سیگنال از سیگنال های ترکیبی فرکانس های خاص استفاده می شوند. مدار LC یک جزء الکترونیکی اساسی در دستگاه های الکترونیکی مختلف به ویژه در دستگاه های بی سیم مانند تیونرها، فیلترها، میکسرها و نوسانگرها است. عملکرد اصلی مدار LC معمولاً نوسان با حداقل میرایی است.
رزونانس مدار سری LC
در یکسریال طنین اندازپیکربندی مدار LC، خازن "C" و سلف "L" هر دو به صورت سری متصل هستند، همانطور که در مدار زیر نشان داده شده است. مجموع ولتاژهای دو سر خازن و سلف مجموع ولتاژهای سرتاسر پایانه های مدار باز است. جریان در ترمینال مدار LC+V برابر است با جریان عبوری از سلف (L) و خازن (C) v=v L+v C, i=i L=i C
هنگامی که دامنه راکتانس القایی "XL" افزایش می یابد، فرکانس نیز افزایش می یابد. به طور مشابه، هنگامی که مقدار راکتانس خازن "XC" کاهش می یابد، فرکانس نیز کاهش می یابد.
رزونانس مدار سری LC
در یک فرکانس خاص، دو راکتانس XL و XC دارای بزرگی یکسان اما علائم مخالف هستند، بنابراین، این فرکانس فرکانس تشدید نامیده میشود که توسط یک مدار LC نشان داده میشود.
بنابراین، در طنین
X L = -X C
ωL= 1 /ωC
ω=ω0= 1 /√LC
این فرکانس زاویه ای رزونانس مدار نامیده می شود. فرکانس زاویه ای را با استفاده از فرمول زیر به فرکانس تبدیل کنید
f{0}}ω0/2π√LC
در یکسریال طنین اندازپیکربندی مدار LC، دو رزونانس XC و XL یکدیگر را خنثی می کنند. در اجزای عملی و نه ایده آل، جریان جریان معمولاً مخالف مقاومت سیم پیچ است. بنابراین جریان ارائه شده به مدار در هنگام تشدید حداکثر است.
تعریف مدار گیرنده این است که وقتی در Lt f و f0 حداکثر هستند، امپدانس مدار حداقل است.
برای f
برای f
رزونانس مدار LC موازی
در پیکربندی مدار LC موازی، خازن "C" و سلف "L" به صورت موازی، همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است، متصل می شوند. مجموع ولتاژهای دو سر خازن و سلف مجموع ولتاژهای سرتاسر پایانه های مدار باز است. جریان در ترمینال مدار LC + Ve برابر است با جریان عبوری از سلف (L) و خازن (C)
v = v L = v C
I=IL +IC
بگذارید مقاومت داخلی سیم پیچ "R" باشد. هنگامی که دو رزونانس XC و XL رخ می دهد، جریان های انشعاب راکتیو یکسان و مخالف هستند، بنابراین آنها یکدیگر را خنثی می کنند تا حداقل جریان را روی سیم کلید ایجاد کنند. هنگامی که جریان کل در این حالت به حداقل می رسد، امپدانس کل به حداکثر می رسد و فرکانس تشدید با معادله زیر به دست می آید.
f0 =ω0/2π= 1 /2π√LC
توجه داشته باشید که در طول تشدید، جریان هر شاخه راکتیو حداقل نیست. اما جریان هر شاخه راکتیو با جداسازی ولتاژ راکتیو "V" از ولتاژ راکتیو "Z" به طور جداگانه داده می شود.
رزونانس مدار LC موازی
بنابراین، طبق قانون اهم، I=V/Z
مدار سرکوبگر را می توان اینگونه تعریف کرد: وقتی جریان خط در حداقل و امپدانس کل در حداکثر f0 باشد، مدار زیر f0 القایی و بالای f0 خازنی است.