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串聯(lián)諧振電路仿真分析首先要從串聯(lián)諧振電路原理開始,在電阻、電感及電容所組成的串聯(lián)電路內(nèi),當(dāng)容抗XC與感抗XL相等時(shí),即XC=XL,電路中的電壓U與電流I的相位相同,電路呈現(xiàn)純電阻性,這種現(xiàn)象叫串聯(lián)諧振。當(dāng)電路發(fā)生串聯(lián)諧振時(shí)電路的阻抗Z=√R^2 +(XC-XL)^2=R,電路中總阻抗最小,電流將達(dá)到最大值。
1、創(chuàng)建串聯(lián)諧振電路。從元器件庫中選擇電壓源、電阻、電容、電感連接成串聯(lián)諧振電路,如圖1所示;選擇頻率特性儀XBP1,將其輸入端和電源連接,輸出端和負(fù)載連接 。
2、串聯(lián)諧振電路的相頻特性:在Mode選項(xiàng)組中單擊Phase(相頻特性)按鈕,可得到該電路的相頻特性。
3、從串聯(lián)諧振電路的相頻特性可以看出,電路的以諧振頻率f0為分界點(diǎn),當(dāng)信號(hào)頻率低于f0時(shí),相位超前;當(dāng)信號(hào)頻率高于f0時(shí),相位滯后。因?yàn)楫?dāng)信號(hào)頻率低于f0時(shí),整個(gè)電路呈容性,電流相位(負(fù)載電阻上的電壓相位)超前于電壓(外加電源)的相位;而當(dāng)信號(hào)頻率高于f0時(shí),整個(gè)電路呈感性,電流相位(負(fù)載電阻上的電壓相位)滯后于電壓(外加電源)的相位。該仿真結(jié)果與理論分析一致。
4、串聯(lián)諧振電路的幅頻特性。單擊運(yùn)行(RUN)按鈕,雙擊頻率特性儀XBP1的圖標(biāo),在Mode選項(xiàng)組中單擊Magnitude(幅頻特性)按鈕,可得到該電路的幅頻特性,如圖2所示。 從電路的幅頻特性可以看出,電路的諧振頻率f0=1.605 kHz。在信號(hào)頻率接近f0時(shí)幅值(增益)很大,而遠(yuǎn)離時(shí)增益卻大大減少。電路的電源所選頻率為1 kHz,若選擇其他頻率,該電路的幅頻特性不變。
5、串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因素Q值和電路的選擇性關(guān)系:在保持串聯(lián)諧振頻率不變的情況下,即L,C不變,改變元件參數(shù),可改變電路的品質(zhì)因素Q值。在如圖1所示的電路中R=1 kΩ,L=1 H,C=1 μF,則Q=[1RLC=1,]對(duì)應(yīng)的幅頻特性如圖2所示,若選擇電容C1=1 μF,電感L1=1 H電阻R1=100 Ω,則Q=[1RLC=10,]仿真得到幅頻特性如圖4所示。從幅頻特性圖可以看出,對(duì)于RLC串聯(lián)諧振電路來說,不同的Q值對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線不同,Q值越大,對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線越尖,電路的選擇性越好,若用串聯(lián)選擇電路作為無線電檢波電路,其靈敏度越高,抗干擾能力就越低;Q值越小,對(duì)應(yīng)的幅頻特性曲線越鈍,電路的選擇性變差,若作為無線電檢波電路,其靈敏度降低,但它的抗干擾能力會(huì)提高,所以串聯(lián)諧振電路的Q值大小,要根據(jù)具體的應(yīng)用情況具體選擇。