电子设计教程35：LC振荡电路

约定不等于承诺〃 2023-03-01 12:29 10阅读 0赞

电感与电容都是储能元件。如果两端有电压差，电容会以电场能的形式储存能量；电感会以磁场能的形式储存能量。表现出来的现象，是电容两端有压差，这个压差用万用表很容易就能检测到；电感周围有磁场，然而这个磁场并不容易被检测出来，不那么直观。给电容两端施加电压，称为充电；给电感两端施加电压，称为充电也可以，更形象的说法是“充磁”。  
  电容不喜欢电压的变化，如果由于外部原因导致电容两端的电压要增大，电容会先储存电荷，放慢电压增大的速度；如果外部原因导致电容两端的电压要减小，电容会释放自己储存的电荷，放慢电压减小的速度。只分析变化的这一瞬间的话，可以说，电容两端电压不能突变。  
  电感不喜欢电流变化，如果由于外部原因导致流过电感的电流要增大，那么电感产生的磁场会变强，阻碍电流变大；如果由于外部原因导致流过电感的电流要减小，那么电感产生的磁场会在电感自身上感应出电流来，放电阻碍电流变小。也可以说，电感内部的电流不能突变。  
  电感产生的电流与外部电路的电阻大小没有关系，如果有个电阻R跟电感串联，电感放出的电流为I，那么电阻上会感应出的电压就是U=I\*R。这个电压可以比给电感充电的电压还大，人们常常利用  电感的这个特性产生高电压。由于电感产生的磁场可以在附近的另外一个导体上感应出电流来，通过磁场实现“无形”的能量传递，人们常常利用这个特性来进行通信，或者能量传递。  
  电感与电容很多特性是对立的，把他俩进行串联或者并联，得到的电路也很有意思。在此我们只讨论LC并联的情况。  
  假设电感与电容都是理想元器件，不存在损耗。初始状态的时候电容内部储存了电荷。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>电容</th> 
   <th>电感</th> 
   <th>图示</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>假设为初始状态，电容充满电荷，上极板电压高</td> 
   <td>电感没有产生磁场。这个瞬间没有电流。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725151514693.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>电容放电，电压差减小。电流方向为逆时针。</td> 
   <td>电感充磁，磁场变强，内部磁场方向为“从上到下”。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/2020072515190097.png" alt="在这里插入图片描述"><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725151922492.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>电容放电完毕。</td> 
   <td>电感充磁完毕，磁场能最大，即将开始放电。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725152451167.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>电容开始充电，但是电流方向仍为逆时针，所以电容下极板电压高。</td> 
   <td>电感阻碍逆时针电流减小的趋势，自己放电维持逆时针电流，磁场变小。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725152832514.png" alt="在这里插入图片描述"><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725152842206.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>电容放电，电压差减小。电流方向为顺时针。</td> 
   <td>电感充磁，磁场变强，内部磁场方向为“从下到上”。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725153154264.png" alt="在这里插入图片描述"><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/2020072515321242.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>电容放电完毕。</td> 
   <td>电感充磁完毕，磁场能最大，即将开始放电。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725153253731.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>电容开始充电，但是电流方向仍为顺时针，所以电容上极板电压高。</td> 
   <td>电感阻碍逆时针电流减小的趋势，自己放电维持顺时针电流，磁场变小。</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725153340951.png" alt="在这里插入图片描述"><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/2020072515340118.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>回到初始状态</td> 
   <td>回到初始状态</td> 
   <td><img src="https://img-blog.csdnimg.cn/20200725153440129.png" alt="在这里插入图片描述"></td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td></td> 
   <td></td> 
   <td></td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

电容的电场能转换为电感的磁场能，电感的磁场能转换为电容的电场能，两种能量相互转换。以上电路可以称为LC并联谐振电路。所谓谐振，就是共振的意思。两个频率相同，相位相同的正弦波叠加时，叠加波形达到最大值，这个共振的现象，在电路里称为谐振。分析电容或者电感两端的电压，可以发现，电压波形是正弦波，以一定的频率振荡。这个频率与电感值和电容值都有关系，称为谐振频率，可以表示为：  
![在这里插入图片描述][20200725153523386.png]

[20200725153523386.png]: /images/20230208/c89a97e7fda54703892d6b2d411b05b8.png