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rlc串联谐振电路仿真分析
2022-02-16

串联谐振电路仿真分析首先要从串联谐振电路原理开始,在电阻、电感及电容所组成的串联电路内,当容抗XC与感抗XL相等时,即XC=XL,电路中的电压U与电流I的相位相同,电路呈现纯电阻性,这种现象叫串联谐振。当电路发生串联谐振时电路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,电路中总阻抗最小,电流将达到最大值。


1、创建串联谐振电路。从元器件库中选择电压源、电阻、电容、电感连接成串联谐振电路;选择频率特性仪XBP1,将其输入端和电源连接,输出端和负载连接 。


2、串联谐振电路的相频特性:在Mode选项组中单击Phase(相频特性)按钮,可得到该电路的相频特性。


串联谐振


3、从串联谐振电路的相频特性可以看出,电路的以谐振频率f0为分界点,当信号频率低于f0时,相位超前;当信号频率高于f0时,相位滞后。因为当信号频率低于f0时,整个电路呈容性,电流相位(负载电阻上的电压相位)超前于电压(外加电源)的相位;而当信号频率高于f0时,整个电路呈感性,电流相位(负载电阻上的电压相位)滞后于电压(外加电源)的相位。该仿真结果与理论分析一致。


4、串联谐振电路的幅频特性。单击运行(RUN)按钮,双击频率特性仪XBP1的图标,在Mode选项组中单击Magnitude(幅频特性)按钮,可得到该电路的幅频特性, 从电路的幅频特性可以看出,电路的谐振频率f0=1.605 kHz。在信号频率接近f0时幅值(增益)很大,而远离时增益却大大减少。电路的电源所选频率为1 kHz,若选择其他频率,该电路的幅频特性不变。


5、串联谐振电路的品质因素Q值和电路的选择性关系:在保持串联谐振频率不变的情况下,即L,C不变,改变元件参数,可改变电路的品质因素Q值。在电路中R=1 kΩ,L=1 H,C=1 μF,则Q=[1RLC=1,]对应的幅频特性,若选择电容C1=1 μF,电感L1=1 H电阻R1=100 Ω,则Q=[1RLC=10,]仿真得到幅频特性。从幅频特性图可以看出,对于RLC串联谐振电路来说,不同的Q值对应的幅频特性曲线不同,Q值越大,对应的幅频特性曲线越尖,电路的选择性越好,若用串联选择电路作为无线电检波电路,其灵敏度越高,抗干扰能力就越低;Q值越小,对应的幅频特性曲线越钝,电路的选择性变差,若作为无线电检波电路,其灵敏度降低,但它的抗干扰能力会提高,所以串联谐振电路的Q值大小,要根据具体的应用情况具体选择。


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