谐振电路

物理学、电学

对于包含电容和电感及电阻元件的无源一端口网络，其端口可能呈现容性、感性及电阻性，当电路端口的电压U和电流I，出现同相位，电路呈电阻性时。称之为谐振现象，这样的电路，称之为谐振电路。

概念简介

在具有电阻R、电感L和电容C元件的交流电路中，电路两端的电压与其中电流相位一般是不同的。如果调节电路元件（L或C）的参数或电源频率，可以使它们相位相同，整个电路呈现为纯电阻性。电路达到这种状态称之为谐振。在谐振状态下，电路的总阻抗达到极值或近似达到极值。研究谐振的目的就是要认识这种客观现象，并在科学和应用技术上充分利用谐振的特征，同时又要预防它所产生的危害。按电路联接的不同，有串联谐振和并联谐振两种。

谐振电路在无线电技术、广播电视技术中有着广泛的应用。各种无线电装置、设备、测量仪器等都不可缺少谐振电路。这种电路的显著特点就是它具有选频能力，它可以将有用的频率成分保留下来，而将无用的频率成分滤除，比如收音机、电视机。收音机的天线会同时接收多个电台发射的不同载波的广播节目，而我们收听时，必须在这众多广播节目中选出我们所要接收的那一套广播节目，这就是选频(选台)。改变谐振电路的谐振频率，使其谐振在所需要接收台的载频上，从而选择出所接收台的广播信号，而滤除掉除此之外的其他台及外来的无用信号，这就完成了选台。电视机的选台也是如此。

简谐振动

其动力学方程式是F=-kx。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。

串联谐振

当串联回路电抗等于零时，称电路发生了串联谐振，RLC串联谐振电路如图9-9所示。

串联谐振时等效阻抗最小，阻抗为纯电阻。串联电阻的大小虽然不影响串联谐振电路的固有频率，但有控制和调节谐振时电流和电压幅度的作用。

并联谐振

如图3-13所示电路为GLC并联电路，是另一种典型的谐振电路。并联谐振的定义与串联谐振的定义相同，即端口上的电压U与输入电流I同相时的工作状况称为谐振。由于发生在并联电路中，所以称为并联谐振。

谐振电路的应用

谐振电路在电子技术中的应用是非常广泛的。由于它对频率具有选择性，在发送和接收设备中常作为高频和中频放大器的负载；谐振电路是振荡器的重要组成部分；谐振电路在电子电路中作吸收回路，用以滤除干扰信号等，下面举几个例子说明。

信号的选择

某AM收音机的输入回路电路如图6-16所示。电路中，L1为收音机输入回路的接收天线，L2、C为谐振电路组成收音机选频电路，L3将选择出来的电台信号送到收音机接收电路。

收音机天线接收来自空中不同电台发射的电磁波，调节C使L2、C谐振于某一所需电台的载波频率上，此时L2上流过最大电流，将这一电台信号选出。调节C使L2、C谐振在不同电台的载波频率上，就可接收不同电台的节目。

信号的滤波

电视机经高频调谐器混频后输出38MHz的中频信号，如果外来信号中有38MHz的信号进入电视机，将对电视机的中频信号造成严重的干扰，所以必须将外来的38MHz的信号予以滤除，方法如图6-17所示，将LC串联谐振电路与电视机的输入端并联，且LC回路谐振于38MHz。根据串联谐振的特点，它对38MHz信号呈现一个很小的电阻，相当于使38MHz信号对地短路，不让外来的如其他电视机的中频信号进入电视机干扰本机中频放大器的工作，同时也防止本机的中频信号通过天线向外辐射干扰其他机器工作。由于LC回路对电视信号呈现很高的阻抗，不会影响电视机的正常工作。

元器件测量

Q表是用来测量品质因数、电感、电容等参数的仪表，它是利用谐振电路特性来工作的，其原理可用图6-18来说明。

信号源使用频率和输出电压均可变的高频信号发生器。测量时，改变频率的同时保持电源输出电压恒定不变。

测量电感线圈Lx的Q值，将Lx与一个标准电容Cb串联后接在高频信号发生器的输出端，调节Cb的电容量或高频信号发生器的频率，使电路达到谐振，此时Cb两端的电压达到最大值且等于电源电压的Q倍。标准电容器Cb两端可并接电压表，也可并接Q表，宜接读出Q值，一般Q表的输出频率和标准电容Cb的电容值均有刻度标明。

利用串联谐振时，已知的谐振频率f0和标准电容Cb，可得到被测线圈Lx的电感量。

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