理解RLC电路中的谐振角频率

关键的外卖

• 理解什么是共振角频率。

• 学习如何计算共振角频率。

• 找出谐振角频率的带宽和q因子之间的关系。

自拍时角度很重要，设计RLC电路时谐振角频率的重要性也是如此。

我不太会自拍，这经常让我受到嘲笑。我可以用最新的智能手机，配备高分辨率相机和高级滤镜应用程序，但每一个图像捕捉都很普通。然后，我发现了一个神奇的词，可以拍出更好的自拍角度。显然，当您以特定的角度拍摄快照时，您将获得最佳效果。

多亏了这条建议，我再也不会自拍尴尬了。令人惊讶的是，改变角度会让照片产生巨大的变化。事实上，这让我想起了谐振角频率是如何导致RLC电路中各种参数的移位的。

什么是共振角频率?

电流在其谐振角频率的峰值。

如果您的PCB设计包含一个串联RLC电路，你应该了解谐振角频率，因为它是由RLC电路衍生出来的应用的支柱。但首先，让我们看看RLC电路中存在的元素。

RLC电路有电阻器、电感器和电容器。它是由交流电驱动的。在不同的频率下，电感和电容的特性不同。感抗由X计算_l= 2πfL，电容电抗为X_c= 1/2πfC。两个X_l和X_l由频率F决定。

术语角频率是单位时间内波形变化率的测量。它的测量单位是rad/s，用符号ω表示。角频率的公式为ω = 2πf。

共振角频率指的是X_l和X_c在某一特定频率上振幅相等。感应电抗和电容电抗在相位上相差180°，在谐振角频率上相互抵消。因此，RLC电路在谐振频率处的总阻抗由Z = R给出，这意味着电路变得纯电阻性。

计算谐振角频率

在谐振频率下，电容电抗和感应电抗振幅相等，相位相反。

如果角度是自拍的关键，那么推导谐振角频率就是要记住电容电抗和感应电抗的振幅相等，但相位相反。这两个参数之间的关系用这个方程表示。

X_l= X_C

或

2πfL = 1/2πfC

将ω = 2πf代入方程:

ωl = 1/ ωc。

ω²= 1 / LC

将方程进一步简化得到谐振角频率为:

ω = 1/√lc

从方程中可以看出，谐振频率完全取决于电容和电感的值。改变或增加电路电阻不影响角谐振频率。

当应用上述公式计算的交流电源时，串联RLC电路在谐振状态下工作。在共振时，电感和电容器等于短路。因此,总阻抗是最小的，而当前的流量是最大的。

RLC电路及其谐振操作的能力已经在各种应用中找到了自己的方式。一个带通滤波器根据谐振频率原理工作，允许选定频率的信号通过，同时衰减较高和较低范围内的其他信号。同样的原理也用于电视接收器和智能手机。

当LC元件被并联配置时，它可以作为一个tank电路来稳定振荡器电路。通过谐振工作，阻抗保持在最小值，能量传递在最大值。

谐振角频率的带宽和q因子

谐振角频率带宽随q因子的变化而变化。

除了确定角频率外，在设计和设计中还有几个重要的参数分析RLC电路．带宽是在最大振幅下降-3 dB的两点之间测量的，表示允许通过的频率范围。

带宽可宽可窄，这取决于电路的q因子。q因子与带宽成反比。q因子越高，带宽越窄，反之亦然。

计算谐振角频率和创建RLC电路可以通过正确的PCB设计软件轻松完成。Allegro PCB编辑器的广泛的组件库和直观的界面将帮助您在任何时间布局RLC电路，而Allegro PSpice系统设计能够模拟谐振角频率，并提供准确的分析。

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