基于PSpiceRLC串联电路的谐振分析(3)

2019-04-02 13:50

(a) 电阻值为200欧姆 (c) 电阻值为800欧姆 图3.8 电路中电流的幅频曲线 (b) 电阻值为400欧姆 - 11 -

(c) 电阻值为800欧姆 图3.9电感上电压和电容上电压的幅频曲线 (b)电阻值为400欧姆

(a) 电阻值为200欧姆 - 12 -

(b) 电阻值为400欧姆

图3.10 阻抗模的谐振曲线 (c) 电阻值为800欧姆

(a) 电阻值为200欧姆 - 13 -

(b) 电阻值为400欧姆

(c) 电阻值为800欧姆 图3.11 阻抗角的谐振曲线 这个电路图有三个模拟,要改变电阻的值来观察在不同的电阻情况下的电流、各电压以及谐振点、Q值的变化,模拟的结果可以从Probe窗口中的波形图看出来。如图3.7-3.11所示。

由图,我们可以看出,电路中电阻的阻值不同,则会使电阻电压和电流都不同,虽然趋势一样,但最大值会不同,电阻越大,则电压和电流都越大,越接近于电源电压1.5V。

电感上和电抗上的电压,在200欧姆和400欧姆时,趋势是电抗上电压先从某一值增加达到最大值再相交,电感先相交后达到最大值再减小,而在电阻值为800欧姆时,电抗是直接从最大值再减小和电感曲线相交的,电感是相交后就增加达到最大值,电抗少了一个从某一值增加到最大值的过程,而电感则少了一个从最大值减小的过程。这是因为前两种情况Q值大于0.707,而后一种情况Q值就小于0.707。同时,我们可以从图观察到,

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随着电阻值的增大,电抗曲线和电感曲线的交点所对应的电压值减小,即UC(jw0)=UL(jw0)减小。这是由于:

UL?wLI?wLU1??R2??wL??wC??2?QU12???Q1???2?2?1????

当R=200Ω时,UL?2.74?1.512???2.741???2?2?11.37?1.512???1.371???2?2?10.685?1.5?1??0.6851???2?2?12????,UC?2.74?1.5??2.74???1?2222

当R=400Ω时,UL?????????,UC?1.37?1.5??1.37???1?2222

当R=800Ω时, UL?,UC?0.685?1.5?2?0.6852??2?1?2

当w=w0时,UC?UL?wLUU?,当R增大时,UC(jw0)=UL(jw0)减小。 RwCR对于阻抗值和阻抗角变化趋势是一样的,只是阻抗值的最小值会随着电阻值的增加而增加。在图中由于电阻值比较小,所以看不出来。阻抗角的变化更为平缓一些。

在这三种情况中,谐振频率一直没变,因为由公式:

f?f0?12?LC

可以看出,谐振频率只取决于电感和电容的大小,与电阻的大小无关。因此只要电感和电容没变,谐振频率就不会变。

而对于Q值,有公式: Q?UC(jw0)UL(jw0) ?UiUi由电感上电压和电容上电压的幅频曲线图可以得出UC(jw0)=UL(jw0)减小,所以Q值也随着电阻值的增大而减小。

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