LC电路是由电感器和电容器按照特定方式组合而成的电子电路。在电容和电感构成的电路中,当感抗和容抗相等时,该电路便处于谐振状态,此时对应的频率被称为谐振频率。在接收广播电视信号或无线通信信号时,调整接收电路的频率至与所选信号源的频率一致的操作称为调谐。
调谐过程实质上是通过调整电容的容抗来匹配谐振频率,使接收频率与电台发射频率保持一致,从而清晰收听或欣赏所选频道的节目。
一、LC谐振电路的基本构成
LC谐振电路主要分为LC串联谐振电路和LC并联谐振电路两大类。
①LC串联谐振电路详解
LC串联谐振电路的结构如示意图所示,展示了电容、电感器件中电流与频率的关系。当信号接近特定频率时,电路中的电流将达到最大值,此时电感L与电容C的串联阻抗将达到最小,这一频率即谐振频率。
不同频率的信号通过LC串联谐振电路时,由于电感和电容特性的不同,高频信号更容易通过电容,而低频信号则受电感阻抗影响较大。在谐振频率f0处,阻抗最小,信号可顺利通过电容器和电感器输出,实现选频功能。
②并联谐振电路的特性
并联谐振电路的结构及电流与频率的关系曲线如文中所述。当线圈电流与电容电流相等时,电路达到并联谐振状态,此时电路的阻抗对谐振频率达到最大值。
不同频率信号通过LC并联谐振电路时,高频信号易于从电路的电容器通过,而低频信号则更倾向于通过电感器。在谐振频率f0处,由于阻抗最大,该频率的信号难以通过。
表:并列谐振电路与串联谐振电路的特性对比
二、LC谐振电路的解析与应用
在LC振荡器中,LC谐振电路得到广泛应用。这些振荡器中的有源器件可以是三极管、场效应管或集成电路。
①变压器反馈式LC振荡电路解析
变压器反馈式LC振荡器也称为互感耦合振荡器。其由谐振放大器和反馈网络组成。当电源接通时,电流流经L1和晶体管VT的集电极,L2产生感应电流并反馈至晶体管的基极。由于晶体管的放大作用形成正反馈,L1C的选频功能使振荡频率固定于L1C的谐振频率。
在广播通信设备中,变压器反馈式振荡电路应用广泛,尤其在普通收音机的本机振荡电路中。反馈由变压器次级绕组实现,为满足相位平衡条件,变压器同名端的接法至关重要。
②电感三点式与电容三点式振荡电路的比较
电感三点式振荡电路和电容三点式振荡电路是两种不同的LC振荡形式。
电感三点式振荡电路交流通路分别与集电极、发射极和基极相连,容易起振且输出电压幅度较大。通过改变电容C可实现振荡频率的连续调节。但其缺点是反馈电压取自电感L2,对高次谐波阻抗大,可能导致输出波形失真。
相比之下,电容三点式振荡电路的优点在于其反馈电压取自电容的两端,对高次谐波阻抗小,可滤除高次谐波,输出波形好。但其调节频率时需同时调整多个电容元件,稍显不便。
还存在RLC串联谐振电路等其他形式的电子电路。在RLC串联谐振中,电流在所有元件中相等,因电感器和电容器的效应相互抵消,可视为纯电阻电路。
LC电路及其各种形式在电子工程中发挥着重要作用,理解其工作原理和应用场景对于掌握现代电子技术至关重要。