1. Kjernekonsept og resonanstilstand
Essensen av resonans er at den induktive reaktansen (Xₗ) og den kapasitive reaktansen (X꜀) i en krets kansellerer hverandre ved en spesifikk frekvens, noe som får kretsen til å oppføre seg rent resistivt. Denne spesifikke frekvensen er resonansfrekvensen (f₀). For både serie- og parallellkretser beregnes den ved å bruke samme formel:
f₀=1 / (2π√LC)
Dette betyr at så lenge verdiene til induktoren (L) og kondensatoren (C) er faste, er deres resonansfrekvens fast.
2. Kjennetegn påSerie Resonance
A seriens resonanskretsen kobler en motstand (R), en induktor (L) og en kondensator (C) -for å-ende i serie med en strømkilde.
1) Impedans og strøm: I resonansøyeblikket er de induktive og kapasitive reaktansene like store, men motsatte i fase, og kansellerer hverandre fullstendig. Den totale impedansen til kretsen når sin minimumsverdi, teoretisk lik bare motstanden R (Z=R). I henhold til Ohms lov (I=V / Z), når kildespenningen er konstant, når den totale strømmen i kretsen sin maksimale verdi.
2) Spenningsforhold: Dette er det mest bemerkelsesverdige fenomenet med serieresonans. Selv om spenningene over induktoren (L) og kondensatoren (C) kansellerer hverandre, er spenningen over hver enkelt komponent ikke liten. Faktisk kan spenningen over hver komponent være mye større enn kildespenningen. Forsterkningsfaktoren er kretsens kvalitetsfaktor (Q-verdi). Jo høyere Q-verdi, desto mer signifikant er forsterkningseffekten. Derfor kalles serieresonans ofte "spenningsresonans". Hvis kretsmotstanden er veldig liten (høy Q-verdi), kan det forårsake "overspenning" og skade utstyr i kraftsystemer, men i radiofrekvensapplikasjoner er dette nøkkelprinsippet som brukes for å forsterke svake signaler.
3)Fase: Ved resonans er den totale strømmen i fase med kildespenningen.
3. Kjennetegn ved parallellresonans
En parallell resonanskrets involverer typisk en induktor L (som vanligvis inkluderer dens iboende parasittiske motstand R) og en kondensator C koblet parallelt med hverandre, og deretter koblet til strømkilden.
1) Impedans og spenning: Ved resonans er strømmene i den induktive grenen og den kapasitive grenen nesten like store, men nesten motsatte i fase. Dette skaper en stor sirkulerende strøm mellom L- og C-grenene, og disse strømmene kompenserer for og effektivt "kansellerer" hverandre fra den eksterne kildens perspektiv. Resultatet er at den totale impedansen til kretsen, sett fra inngangsklemmene, når sin maksimale verdi. Hvis strømkilden gir en konstant strøm, når utgangsspenningen over kretsen sin maksimale verdi.
2) Strømforhold: Tilsvarende serieresonans, i parallell resonans, kan sirkulasjonsstrømmen mellom induktoren (L) og kondensatoren (C) være mye større enn den totale strømmen som trekkes fra strømkilden. Amplifikasjonsfaktoren er tilsvarende kvalitetsfaktoren (Q-verdi). Derfor kalles parallellresonans ofte «strømresonans».
3) Fase: Ved resonans er den totale spenningen over kretsen i fase med strømmen fra kilden.
4. Sammendrag av kjerneforskjeller og applikasjoner
Du kan forstå det levende med disse analogiene:
Serie Resonanceer som et kor. Ved riktig tonehøyde (resonansfrekvens) fungerer alles stemme (spenningene over L og C) unisont, og produserer den høyeste og klareste effekten (maksimal strøm), men hver sanger bruker mye innsats individuelt (høye lokale spenninger).
Parallell resonans er som en trafikkrundkjøring. I rushtiden (resonansfrekvens) er trafikkflyten innenfor rundkjøringen (strømmen i L og C) veldig stor og sirkulerer jevnt, men trafikkflyten på hovedveien som kommer inn og ut av rundkjøringen (den totale strømmen) er svært liten, noe som gjør at den virker veldig tydelig (svært høy impedans).
Basert på disse helt forskjellige egenskapene, er deres applikasjoner også helt forskjellige:
Serie Resonancebrukes i scenarier der et spesifikt frekvenssignal trenger å passere enkelt. Den brukes for eksempel i radioinnstillingskretser. Ved å justere kondensatoren for å endre resonansfrekvensen, kun når en radiostasjons frekvens matcher resonansfrekvensen, maksimeres kretsstrømmen, og dermed velges og forsterkes den stasjonens signal mens andre undertrykkes.
Parallell resonans brukes i scenarier der et spesifikt frekvenssignal må blokkeres sterkt. Eksempler inkluderer bånd-stopp-(notch)-filtre eller frekvens-selektive nettverk i oscillatorer. Ved resonans presenterer den en veldig høy impedans til målfrekvensen, og forhindrer dermed at frekvenssignalet passerer gjennom.