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1、諧振電路之原理和應用,簡介導線的電阻導線的集膚效應和接近效應空芯線圈品質因素 Q諧振電路耦合電路耦合型態設計實例,簡介 在高頻電路中，無論是放大器或振盪器，基本的組成架構都少不了以電感和電容組合 的諧振電路(resonant circuits)。諧振電路可分為串聯諧振或並聯諧振。電 路中的電容或是電感，都可用為調諧單元，調諧至所需的諧振頻率，因而又可稱為 調諧電路(tuned circuits)。,2.導線的電阻 AR=L R=導線的電阻，L=導線的長度，ft A=導線的截面積，cmil=電阻係數，-cmil/ft,Ex:試求500呎長之銅質導線(Copper wire)之電阻值，已知導線直徑
2、為0.25吋。Sol:AR=L A=(1000X0.25)=62500(cmil)=10.37-cmil/ft R=10.37X(500/62500)=0.08296(),2,3.導線的集膚效應 當信號頻率增高時，對中心部份電流的阻 力亦會增強，因而使中心部份的電流減少 而絕大部分的電子，都將沿導線膚表流動 是為集膚效應(skin effect)。,4.空芯線圈 空芯線圈多用於高頻諧振或濾波電路，感 量一般介於nHmH。(1)單層線圈(2)多層線圈,0.394 r N 9r+10I,L=,2 2,0.394 r N 6r+10I+10d,2 2,L=,Ex：試以0.4cm的軸心，設計1個100
3、nH的空 芯線圈。sol:I=0.4cm，L=100nH=0.1uH I=2rr=0.2(cm)N6.06Ts 0.4/6.06=0.066，1mil=2.54*10-3 25.98(mil)，AWG#22#,5.品質因素(quality factor，Q)說明元件儲存能量的能力。在電容上，是以電場儲能；在電感上，是以磁場儲能。般而言，在實際應用的電抗性元件中 電容器的電阻性損耗甚低，因而會有較高的 Q值。電感器則因線圈導線的電阻不小，Q 值常會比電容器者為低。,Q=,電抗功率 電阻功率,6.諧振電路(a)串聯諧振 用電感和電容組成的串聯電路，設若信 號頻率為Wo(2fo)時，電路中的電感抗(
4、WoL)與電容抗(1/WoC)相等，則二電抗 將互相抵消，Zab之電抗為零而成為純電 組，此狀態稱為”串聯諧振”。Zab=Rs+j(WL-1/WC),(b)串聯諧振的應用 在高頻電路中，串聯諧振多用於某一特 定信號頻率時，可使該信號以最低衰減 通過，同時排拒所有其他頻率的信號。在放大器的輸出電路上，接上一個串聯 諧振的旁路，成為某特定頻率信號的 陷阱，可將與串聯諧振頻率相同的信號 旁路接地，而不影響其他頻率的信號通 過。,(c)並聯諧振與應用 並聯諧振電路以電感和電容並接組成。並聯諧振電路在諧振頻率 fo時，所呈現 的阻抗為最大，而在高或低於 fo時，阻 抗當會隨之下降。在許多的應用上，都 以
5、這一阻抗特性，用為過濾選擇所需的 設定頻率。,(d)串聯諧振與並聯諧振特性比對表,(e)多級諧振電路 當頻寬要求更廣時，可設計為雙調諧電 路或用多級調諧電路，以取得較寬且平 坦的頻率響應。若頻寬過寬時會在頻率響應的的頂部，形成下陷的”山谷”。般可再增加一級 並調諧在中心頻率，成為三級調諧設計 以填補下陷的頻率響應。,7.耦合電路(a)電容耦合 將兩隔離的諧振電路經電容器連接，成 為雙調諧電路，稱為電容耦合調諧電路 相連2個諧振電路，都調諧於同一頻率。耦合電容的大小與二諧振電路的耦合程 度有關，若C過大由於耦合緊密將使頻 率響應的頂端太寬；若C過小則二級間 將無足夠能量傳輸而產生較高的損耗。,(
6、b)電感耦合 電感耦合是以一個串接電感連接二個諧 振電路，以傳輸信號能量。,(c)變壓器耦合 以變壓器耦合的調諧電路亦為電感耦合 的種，但非以電感相連，而是直接藉 二諧振電路中的電感，所形成的磁力線 相互耦合。M=KL1L2 Kc=1/Q1Q2 M：互感；K：耦合係數,8.耦合型態：(1)臨界耦合(Critical Coupling)(2)極限偶合(Under Coupling)(3)過耦合(Over Coupling)在實際應用上，為求獲得寬廣且平坦的頻 寬，常應用過度耦合以取得具有雙峰的頻 率響應，另外再加上一個單調諧電路以補 償雙峰之間的凹陷。,9.設計實例(1)297G001-LFR,(2)297G002-LFR,THE END,
