Jaki jest współczynnik jakości obwodu rezonansowego? Wuhan UHV specjalizuje się w produkcjiszeregowe urządzenia rezonansowe, z szerokim wyborem produktów i profesjonalnymi testami elektrycznymi. Kiedy szukaszszeregowe urządzenia rezonansowe, wybierz Wuhan UHV
Obwody rezonansowe mają szerokie zastosowanie w technice elektronicznej. Charakterystyka obwodu rezonansowego jest ściśle powiązana z jego współczynnikiem jakości (tj. wartością Q). Aby uzyskać wartość Q obwodu, należy zacząć od jego definicji, aby uzyskać głębsze zrozumienie znaczenia wartości Q i pełniejsze zrozumienie charakterystyki obwodów rezonansowych. Podczas badania różnych obwodów rezonansowych często brana jest pod uwagę wartość współczynnika jakości Q obwodu. Jaka jest zatem wartość Q? Poniżej przedstawiamy szczegółową dyskusję.
Oryginalna definicja współczynnika jakości jest definiowana przez energię, która reprezentuje zależność konwersji pomiędzy energiami w obwodzie, to znaczy efektywność magazynowania energii w obwodzie. Fizyczne znaczenie współczynnika jakości można jasno wyrazić na podstawie definicji współczynnika jakości energii, która ma uniwersalne znaczenie dla różnych obwodów.
Do obliczenia współczynnika jakości prostych obwodów szeregowych i równoległych RLC możemy bezpośrednio zastosować wzór definicyjny współczynnika jakości w obwodach szeregowych i równoległych RLC, ale w przypadku nieco bardziej złożonych obwodów rezonansowych RLC wzory te nie mają już zastosowania. Najbardziej prymitywna definicja współczynnika jakości, a mianowicie definicja energii, musi być współczynnikiem jakości każdego obwodu rezonansowego, który można obliczyć, ale może to być dość kłopotliwe.
Rysunek 1 przedstawia szeregowy obwód rezonansowy składający się z kondensatora C, cewki indukcyjnej L oraz rezystancji upływu kondensatora i rezystancji linii cewki indukcyjnej R. Zespolona impedancja Z tego obwodu jest sumą zespolonych impedancji trzech elementów.
Rysunek 1
Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴
Opór R w powyższym równaniu jest częścią rzeczywistą liczby zespolonej, a różnica między reaktancją indukcyjną a reaktancją pojemnościową jest częścią urojoną liczby zespolonej. Część urojoną nazywamy reaktancją, reprezentowaną przez X, a ω jest częstotliwością kątową przyłożonego sygnału.
Kiedy X=0, obwód znajduje się w stanie rezonansowym, gdzie reaktancja indukcyjna i pojemnościowa znoszą się wzajemnie, tj. część urojona w równaniu ⑴ wynosi zero, co daje minimalną impedancję w obwodzie. Dlatego prąd osiąga maksimum, a obwód jest teraz obwodem obciążenia czysto rezystancyjnego, w którym napięcie i prąd w obwodzie są w fazie. Kiedy obwód rezonuje, jego pojemność jest równa jego indukcyjności, więc skuteczne napięcie na kondensatorze i cewce musi być równe,
Efektywna wartość napięcia na kondensatorze UC=I * 1/ω C=U/ω CR=QU Współczynnik jakości Q=1/ω CR, gdzie I jest całkowitym prądem obwodu.
Efektywna wartość napięcia na cewce UL=ω LI=ω L * U/R=QU Współczynnik jakości Q=ω L/R
Ponieważ UC=UL, Q=1/ω CR=ω L/R
Stosunek napięcia na kondensatorze do przyłożonego napięcia sygnału U UC/U=(I * 1/ω C)/RI=1/ω CR=Q Stosunek napięcia na cewce do przyłożonego napięcia sygnału U UL/U=ω LI/RI=ω L/R=Q
Z powyższej analizy widać, że im wyższy współczynnik jakości obwodu, tym wyższe napięcie na cewce lub kondensatorze w porównaniu do przyłożonego napięcia.
Wniosek
Definicja energetyczna współczynnika jakości jasno wyraża fizyczne znaczenie współczynnika jakości i ma uniwersalne znaczenie dla różnych obwodów. Jednak zastosowanie go do rozwiązania współczynnika jakości bardziej złożonych obwodów rezonansowych jest dość trudne, a nawet trudne. Definicja współczynnika jakości szeregowych i równoległych obwodów rezonansowych jest bezpośrednio definiowana z punktu widzenia parametrów obwodów. Definicja ta jest korzystna przy obliczaniu współczynnika jakości, ale ze zrozumienia punktu widzenia nie jest tak jasna jak definicja energetyczna współczynnika jakości, co ułatwia dostrzeżenie jego fizycznego znaczenia. Z dowodu zawartego w pierwszej części widać, że definicję współczynnika jakości szeregowych i równoległych obwodów rezonansowych można wyprowadzić z definicji energetycznej współczynnika jakości i oba są sobie równoważne. Prosty wzór obliczeniowy do wyznaczania współczynnika jakości dowolnego obwodu rezonansowego podany w tym artykule jest skuteczny do wyprowadzania wzoru do obliczania współczynnika jakości różnych obwodów rezonansowych o skupionych parametrach, szczególnie w przypadku bardziej złożonych obwodów rezonansowych. Dopóki uzyskana zostanie równoważna rezystancja, indukcyjność i pojemność obwodu w warunkach rezonansu, obliczenie współczynnika jakości szeregowego obwodu rezonansowego można bezpośrednio zastosować w celu uzyskania współczynnika jakości obwodu. Metoda ta jest prosta i łatwa do wdrożenia, szczególnie w przypadku rozwiązywania skomplikowanych obwodów, wykazując dużą wyższość.