LC 谐振频率计算
电感和电容的阻抗随频率朝相反方向变化,某个频率上正好抵消,这就是谐振。频率由 f₀ = 1 / (2π√(LC)) 决定。
电感支持 1m、10u、100n,电容支持 100p、22n、1u,电阻支持 10、4R7、1k。
结果
15.9155 kHz
谐振点附近的选频曲线
横轴是频率相对谐振点从 0.5 倍到 2 倍,纵轴是归一化幅值。Q 值越高,峰越尖、选频越准, 同时对元件误差也越敏感——Q 到几百时,电容偏 1% 就可能让谐振点移出可用范围。
- 0.5 f₀
- f₀
- 2 f₀
曲线的形状只由 Q 决定,和具体频率无关。想让它更尖就把电阻减小(串联)或加大(并联), 想更平缓就反过来。柱子的高度对应分贝值,最高的一根就是谐振点,往两边各降 40 dB 到底。
LC 谐振的常见坑
串联谐振是低阻,并联谐振是高阻。这是最容易记反的一点。串联 LC 谐振时感抗和容抗互相抵消,整个支路阻抗最小(只剩电阻),电流最大;并联 LC 谐振时两支路电流互相补充,从端口看阻抗最大(约为 R),电流最小。测谐振点常用扫频看哪个方向的极值。
Q 值在串并联之间是倒数关系。同一组 L、C、R,串联接法的 Q 是 Z0/R,并联接法是 R/Z0,两者互为倒数。所以「把 Q 提高」在两种电路里意味着相反的操作:串联要减小 R,并联要增大 R。填参数前先想清楚 R 到底接在哪里。
实际电感自己就带电容。绕线电感匝间存在分布电容,形成自谐振。超过自谐振频率后,电感在电路里表现出来是容性而不是感性。标注 10 μH 的色环电感自谐振点可能只有几十兆赫,设计高频电路时要查这个参数,靠公式算出来的谐振频率会偏高。
测量本身会把 Q 拉低。高 Q 谐振电路的阻抗在谐振点变化极快,探头和仪器的输入电容(示波器探头约 10 pF)挂上去就会明显改变谐振频率和 Q 值。实测得到的 Q 通常低于计算值,差距越大说明被测电路的实际 Q 越高、越经不起加载。