1. 핵심 개념 및 공명 조건
공진의 핵심은 회로의 유도성 리액턴스(Xₗ)와 용량성 리액턴스(X꜀)가 특정 주파수에서 서로 상쇄되어 회로가 순전히 저항성으로 동작하게 한다는 것입니다. 이 특정 주파수가 공진 주파수(f₀)입니다. 직렬 및 병렬 회로 모두 동일한 공식을 사용하여 계산됩니다.
f₀=1 / (2π√LC)
이는 인덕터(L)와 커패시터(C)의 값이 고정되어 있으면 공진 주파수도 고정된다는 의미입니다.
2. 특징직렬 공명
A 직렬 공진회로는 저항기(R), 인덕터(L) 및 커패시터(C)를-전원과 직렬로 연결합니다.
1)임피던스와 전류: 공진 순간에 유도성 리액턴스와 용량성 리액턴스는 크기는 동일하지만 위상이 반대이므로 서로 완전히 상쇄됩니다. 회로의 전체 임피던스는 이론적으로 저항 R(Z=R)과 동일한 최소값에 도달합니다. 옴의 법칙(I= V / Z)에 따르면 소스 전압이 일정할 때 회로의 총 전류는 최대값에 도달합니다.
2)전압 관계: 이것은 직렬 공진의 가장 두드러진 현상이다. 인덕터(L)와 커패시터(C) 양단의 전압이 서로 상쇄되지만, 각 개별 부품 양단의 전압은 작지 않습니다. 실제로 각 구성 요소의 전압은 소스 전압보다 훨씬 클 수 있습니다. 증폭 계수는 회로의 품질 계수(Q 값)입니다. Q 값이 높을수록 증폭 효과가 더 커집니다. 따라서 직렬 공진을 종종 "전압 공진"이라고 합니다. 회로 저항이 매우 작으면(높은 Q 값) "과전압"이 발생하고 전력 시스템의 장비가 손상될 수 있지만 무선 주파수 응용 분야에서는 이것이 약한 신호를 증폭하는 데 사용되는 핵심 원리입니다.
3) 위상: 공진 시 총 전류는 소스 전압과 위상이 같습니다.
3. 병렬공진의 특성
병렬 공진 회로는 일반적으로 인덕터 L(일반적으로 고유 기생 저항 R 포함)과 커패시터 C가 서로 병렬로 연결된 후 전원에 연결됩니다.
1)임피던스 및 전압: 공진 시 유도 분기와 용량 분기의 전류는 크기는 거의 동일하지만 위상은 거의 반대입니다. 이로 인해 L과 C 분기 사이에 큰 순환 전류가 생성되고, 이러한 전류는 외부 소스의 관점에서 서로를 보상하고 효과적으로 "상쇄"합니다. 결과적으로 입력 단자에서 볼 때 회로의 전체 임피던스가 최대값에 도달합니다. 전원이 일정한 전류를 제공하면 회로 전체의 출력 전압이 최대값에 도달합니다.
2) 전류 관계: 직렬 공진에 대응하여 병렬 공진에서는 인덕터(L)와 커패시터(C) 사이의 순환 전류가 전원에서 끌어온 총 전류보다 훨씬 클 수 있습니다. 증폭 인자는 품질 인자(Q 값)와 유사합니다. 따라서 병렬 공진을 종종 "전류 공진"이라고 합니다.
3) 위상: 공진 시 회로 전체의 총 전압은 소스의 전류와 위상이 같습니다.
4. 핵심 차이점 및 적용 요약
다음과 같은 비유를 통해 생생하게 이해할 수 있습니다.
직렬 공명 is like a choir. At the correct pitch (resonant frequency), everyone's voice (the voltages across L and C) works in unison, producing the loudest and clearest effect (maximum current), but each singer is using a lot of effort individually (high local voltages).
병렬 공진은 교통 로터리와 같습니다. 출퇴근 시간(공진주파수)에는 원형 교차로 내 교통 흐름(L과 C의 전류)이 매우 크고 원활하게 순환하지만, 원형 교차로에 진입하고 나가는 간선 도로의 교통 흐름(총 전류)이 매우 작아 매우 명확하게 보입니다(매우 높은 임피던스).
이러한 완전히 다른 특성을 기반으로 해당 응용 프로그램도 완전히 다릅니다.
직렬 공명특정 주파수 신호가 쉽게 통과해야 하는 시나리오에서 사용됩니다. 예를 들어, 라디오 튜닝 회로에 사용됩니다. 공진 주파수를 변경하기 위해 커패시터를 조정함으로써 라디오 방송국의 주파수가 공진 주파수와 일치할 때만 회로 전류가 최대화되어 다른 방송국의 신호를 억제하면서 해당 방송국의 신호를 선택 및 증폭합니다.
병렬 공진은 특정 주파수 신호를 강력하게 차단해야 하는 시나리오에서 사용됩니다. 그 예로는 발진기의 대역-정지(노치) 필터 또는 주파수{2}}선택 네트워크가 있습니다. 공진 시에는 목표 주파수에 대해 매우 높은 임피던스를 제공하므로 해당 주파수 신호가 통과하는 것을 방지합니다.