谐振电路为何可以用于选频?

T.P.D.


用于选频的谐振电路一般为LC谐振电路,这种谐振电路又分为LC串联谐振电路和LC并联谐振电路,在选频放大器中,大都采用LC并联谐振电路来选频。LC谐振电路之所以可以用于选频,是因为这种谐振电路对不同的频率信号呈现出不同的阻抗。这里我们以LC并联谐振电路为例,介绍一下谐振电路是如何用于选频的。

▲ LC并联谐振电路的选频特性

上图是一个简单的LC并联谐振电路,其谐振频率f=1/(2π√LC),当V1端输入的交流信号的频率与LC并联谐振电路的谐振频率f相同时,LC并联谐振电路对外呈现出很大的阻抗(一般可达数十KΩ以上),此时交流信号大部分被LC并联谐振电路衰减,加至负载电阻R两端的交流信号很小。若输入交流信号的频率与LC谐振电路的谐振频率不同时,谐振电路处于失谐状态,此时LC并联谐振电路对外呈现出的阻抗很小,交流信号可以基本不受衰减的加至R的两端。

▲ LC选频放大电路的选频原理

若将上述的LC并联谐振电路与三极管放大电路组合便可以构成一个选频放大器,电路如上图所示。图中,LC并联谐振电路接在三极管的集电极,相当于三极管的集电极负载电阻,Rb为三极管的基极偏置电阻,用来给三极管提供一个合适的偏置电流,Re为发射极负反馈电阻,用来提高放大器的输入阻抗。放大器输入端和输出端的耦合电容省略未画出。

假设选频放大器输入端的交流信号是混有多个频率的交流信号,当三极管基极输入的交流信号的频率与LC谐振电路的谐振频率(即选频频率)不同时,LC并联谐振电路处于失谐状态,三极管的集电极负载阻抗很小,放大器的交流增益亦很小,输入的交流信号基本上不会被放大。当输入交流信号的频率与LC谐振电路的谐振频率相同时,三极管集电极所接的LC并联谐振电路呈高阻抗状态,此时放大器的交流增益变得很高,有用的交流成分得到了放大,这样便可以选出所需的交流信号。

▲ 中波收音机用的465KHz中周

LC选频电路在实际中用的较多,像上图所示的465KHz中周,其初级线圈两端并联一个数百皮法的电容(不少中周内部一般都带有这个电容),组成一个465KHz的LC并联谐振电路,将其接在三极管的集电极即可构成465KHz的中频选频放大器,以前分立元件的中波收音机的中频放大电路就是采用这种电路来选择放大465KHz的中频信号的。此外,市售的那种分立元件的亚超声遥控开关一般也是采用LC并联谐振电路来对18KHz的亚超声遥控信号进行选频的。


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简单说谐振电路包括电容电感串联和电容电感并联两种。前一种谐振时阻抗最小,后一种谐振时阻抗最大,在一条先路上先将后一种并联到地再串联前一种输出,假设两种谐振电路的谐振频率相同,当多频谱信号经过时偏离谐振频率的信号被并联谐振线路衰减到地而符合谐振频率的信号阻抗最大所以无衰减地向后传输,当经过串联谐振电路时偏离谐振频率的信号被阻挡而符合谐振频率的信号阻抗最小无衰减通过,这样经过两级滤波就将符合要求的信号选出了。


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谐振电路本身具有一个谐振频率,该频率由电路元件参数决定,一般是L、C的参数。

当外部输入的信号的频率与电路谐振频率相等或相近时,电路表现的总体阻抗较小,等于谐振频率时,电路阻抗最小,等于电阻R的阻值。

也就是说,谐振电路对不同输入频率起到不同的抑制作用,这与滤波器的特点是吻合的。

另外,谐振电路还有一个重要的特性,就是谐振电路的品质因数,品质因数越高,通频带越窄,选频特性越好!


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谐振电路本身具有一个谐振频率,该频率由电路元件参数决定,一般是L、C的参数。当外部输入的信号的频率与电路谐振频率相等或相近时,电路表现的总体阻抗较小,等于谐振频率时,电路阻抗最小,等于电阻R的阻值。也就是说,谐振电路对不同输入频率起到不同的抑制作用,这与滤波器的特点是吻合的。另外,谐振电路还有一个重要的特性,就是谐振电路的品质因数,品质因数越高,通频带越窄,选频特性越好!


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