Wat is de kwaliteitsfactor van een resonantiecircuit? Wuhan UHV is gespecialiseerd in het producerenserie resonante apparaten, met een breed scala aan productselecties en professionele elektrische tests. Bij het zoeken naarserie resonante apparaten, kies Wuhan UHV
Resonantiecircuits hebben een breed scala aan toepassingen in de elektronische technologie. De kenmerken van een resonantiecircuit hangen nauw samen met de kwaliteitsfactor ervan (dat wil zeggen de Q-waarde). Om de Q-waarde van een circuit te verkrijgen, moet men uitgaan van de definitie ervan om een dieper begrip te krijgen van de betekenis van Q-waarde en een uitgebreider begrip van de kenmerken van resonantiecircuits. Bij het bestuderen van verschillende resonantiecircuits wordt vaak de kwaliteitsfactor Q-waarde van het circuit betrokken. Dus wat is de Q-waarde? Hieronder geven we een gedetailleerde bespreking.
De oorspronkelijke definitie van kwaliteitsfactor wordt gedefinieerd door energie, die de conversierelatie tussen energieën in een circuit vertegenwoordigt, dat wil zeggen de energieopslagefficiëntie van het circuit. De fysieke betekenis van kwaliteitsfactor kan duidelijk worden uitgedrukt uit de definitie van energiekwaliteitsfactor, die een universele betekenis heeft voor verschillende circuits.
Voor de berekening van de kwaliteitsfactor van eenvoudige RLC-series en parallelle circuits kunnen we de definitieformule van kwaliteitsfactor rechtstreeks toepassen in RLC-series en parallelle circuits, maar voor iets complexere RLC-resonantiecircuits zijn deze formules niet langer van toepassing. De meest primitieve definitie van kwaliteitsfactor, namelijk energiedefinitie, moet de kwaliteitsfactor zijn van elk resonantiecircuit dat kan worden berekend, maar het kan behoorlijk omslachtig zijn.
Figuur 1 toont een serieresonantiekring bestaande uit een condensator C, een inductor L, en een lekweerstand van de condensator en een lijnweerstand van de inductor R. De complexe impedantie Z van deze schakeling is de som van de complexe impedanties van drie componenten.
Figuur 1
Z=R+jωL+(-j/ωC)=R+j(ωL-1/ωC) ⑴
De weerstand R in de bovenstaande vergelijking is het reële deel van het complexe getal, en het verschil tussen de inductieve reactantie en de capacitieve reactantie is het denkbeeldige deel van het complexe getal. We noemen het denkbeeldige deel de reactantie, weergegeven door X, en ω is de hoekfrequentie van het aangeboden signaal.
Wanneer X=0 bevindt het circuit zich in een resonante toestand, waarbij de inductieve en capacitieve reactantie elkaar opheffen, dat wil zeggen dat het denkbeeldige deel in vergelijking ⑴ nul is, wat resulteert in de minimale impedantie in het circuit. Daarom is de stroom maximaal en is het circuit nu een puur resistief belastingscircuit, waarbij de spanning en stroom in het circuit in fase zijn. Wanneer een circuit resoneert, is de capaciteit gelijk aan de inductie, dus de effectieve spanning over de condensator en de inductor moet gelijk zijn,
De effectieve waarde van de spanning op de condensator UC=I * 1/ω C=U/ω CR=QU Kwaliteitsfactor Q=1/ω CR, waarbij I de totale stroom van het circuit is.
Effectieve waarde van de spanning op de spoel UL=ω LI=ω L * U/R=QU Kwaliteitsfactor Q=ω L/R
Omdat UC=UL, Q=1/ω CR=ω L/R
De verhouding van de spanning op de condensator tot de aangelegde signaalspanning U UC/U=(I * 1/ω C)/RI=1/ω CR=Q De verhouding van de spanning op de inductor tot de aangelegde signaalspanning U UL/U=ω LI/RI=ω L/R=Q
Uit de bovenstaande analyse blijkt dat hoe hoger de kwaliteitsfactor van het circuit, hoe hoger de spanning op de inductor of condensator in vergelijking met de aangelegde spanning.
Conclusie
De energiedefinitie van kwaliteitsfactor drukt duidelijk de fysieke betekenis van kwaliteitsfactor uit en heeft een universele betekenis voor verschillende circuits. Het is echter behoorlijk moeilijk, zelfs moeilijk, om het te gebruiken om de kwaliteitsfactor van complexere resonantiecircuits op te lossen. De definitie van de kwaliteitsfactor van serie- en parallelle resonantiecircuits wordt rechtstreeks gedefinieerd vanuit het perspectief van circuitparameters. Deze definitie is nuttig voor het berekenen van de kwaliteitsfactor, maar vanuit een begripsperspectief is ze niet zo duidelijk als de energiedefinitie van de kwaliteitsfactor, waardoor het gemakkelijker wordt om de fysieke betekenis ervan te zien. Uit het bewijs in het eerste deel kunnen we zien dat de definitie van de kwaliteitsfactor van serie- en parallelle resonantiecircuits kan worden afgeleid uit de energiedefinitie van de kwaliteitsfactor, en dat deze twee gelijkwaardig zijn aan elkaar. De eenvoudige berekeningsformule voor het afleiden van de kwaliteitsfactor van elk resonantiecircuit die in dit artikel wordt gegeven, is effectief voor het afleiden van de formule voor het berekenen van de kwaliteitsfactor van verschillende resonantiecircuits met samengevoegde parameters, vooral voor complexere resonantiecircuits. Zolang de equivalente weerstand, inductie en capaciteit van het circuit onder resonantieomstandigheden worden verkregen, kan de kwaliteitsfactorberekening van het serieresonantiecircuit direct worden toegepast om de kwaliteitsfactor van het circuit te verkrijgen. Deze methode is eenvoudig en gemakkelijk te implementeren, vooral voor het oplossen van complexe circuits, en toont een grote superioriteit.