1. Kernekoncept og resonanstilstand
Essensen af resonans er, at den induktive reaktans (Xₗ) og den kapacitive reaktans (X꜀) i et kredsløb ophæver hinanden ved en bestemt frekvens, hvilket får kredsløbet til at opføre sig rent resistivt. Denne specifikke frekvens er resonansfrekvensen (f₀). For både serie- og parallelkredsløb beregnes det ved hjælp af samme formel:
f₀=1 / (2π√LC)
Det betyder, at så længe værdierne af induktoren (L) og kondensatoren (C) er faste, er deres resonansfrekvens fast.
2. Karakteristika vedSerie Resonance
A serie resonanskredsløb forbinder en modstand (R), en induktor (L) og en kondensator (C) -for at-ende i serie med en strømkilde.
1) Impedans og strøm: I resonansøjeblikket er de induktive og kapacitive reaktanser lige store, men modsatte i fase, hvilket fuldstændigt udligner hinanden. Kredsløbets totale impedans når sin minimumsværdi, teoretisk lig med modstanden R (Z=R). Ifølge Ohms lov (I=V / Z), når kildespændingen er konstant, når den samlede strøm i kredsløbet sin maksimale værdi.
2) Spændingsforhold: Dette er det mest bemærkelsesværdige fænomen med serieresonans. Selvom spændingerne over induktoren (L) og kondensatoren (C) udligner hinanden, er spændingen over hver enkelt komponent ikke lille. Faktisk kan spændingen over hver komponent være meget større end kildespændingen. Forstærkningsfaktoren er kredsløbets kvalitetsfaktor (Q-værdi). Jo højere Q-værdi, jo mere signifikant er forstærkningseffekten. Derfor kaldes serieresonans ofte "spændingsresonans". Hvis kredsløbsmodstanden er meget lille (høj Q-værdi), kan det forårsage "overspænding" og beskadige udstyr i strømsystemer, men i radiofrekvensapplikationer er dette nøgleprincippet, der bruges til at forstærke svage signaler.
3) Fase: Ved resonans er den samlede strøm i fase med kildespændingen.
3. Karakteristika ved parallel resonans
Et parallelresonanskredsløb involverer typisk en induktor L (som sædvanligvis inkluderer dens iboende parasitmodstand R) og en kondensator C forbundet parallelt med hinanden og derefter forbundet til strømkilden.
1) Impedans og spænding: Ved resonans er strømmene i den induktive gren og den kapacitive gren næsten lige store, men næsten modsatte i fase. Dette skaber en stor cirkulerende strøm mellem L- og C-grenene, og disse strømme kompenserer for og effektivt "ophæver" hinanden set fra den eksterne kildes perspektiv. Resultatet er, at kredsløbets totale impedans, set fra indgangsterminalerne, når sin maksimale værdi. Hvis strømkilden giver en konstant strøm, når udgangsspændingen over kredsløbet sin maksimale værdi.
2) Strømforhold: Svarende til serieresonans, i parallel resonans, kan den cirkulerende strøm mellem induktoren (L) og kondensatoren (C) være meget større end den samlede strøm, der trækkes fra strømkilden. Amplifikationsfaktoren er ligeledes kvalitetsfaktoren (Q-værdi). Derfor kaldes parallel resonans ofte "aktuel resonans".
3) Fase: Ved resonans er den samlede spænding over kredsløbet i fase med strømmen fra kilden.
4. Oversigt over kerneforskelle og applikationer
Du kan tydeligt forstå det med disse analogier:
Serie Resonanceer som et kor. Ved den korrekte tonehøjde (resonansfrekvens) arbejder alles stemme (spændingerne over L og C) unisont, hvilket giver den højeste og klareste effekt (maksimal strøm), men hver sanger bruger en stor indsats individuelt (høje lokale spændinger).
Parallel resonans er som en trafik rundkørsel. I myldretiden (resonansfrekvens) er trafikstrømmen i rundkørslen (strømmen i L og C) meget stor og cirkulerer jævnt, men trafikstrømmen på hovedvejen, der kommer ind og ud af rundkørslen (den samlede strøm), er meget lille, hvilket får den til at virke meget tydelig (meget høj impedans).
Baseret på disse helt forskellige egenskaber er deres anvendelser også helt forskellige:
Serie Resonancebruges i scenarier, hvor et specifikt frekvenssignal let skal passere igennem. For eksempel bruges det i radiotuning kredsløb. Ved at justere kondensatoren for at ændre resonansfrekvensen er det kun, når en radiostations frekvens matcher resonansfrekvensen, at kredsløbsstrømmen maksimeres, og dermed vælges og forstærkes den stations signal, mens andre undertrykkes.
Parallel resonans bruges i scenarier, hvor et specifikt frekvenssignal skal blokeres kraftigt. Eksempler omfatter bånd-stop (notch) filtre eller frekvens-selektive netværk i oscillatorer. Ved resonans præsenterer den en meget høj impedans for målfrekvensen, hvilket forhindrer det frekvenssignal i at passere igennem.