LC串联谐振电路重要特性.docx

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LC串联谐振电路重要特性

LC串联谐振电路重要特性

发布时间:

2011-9-159:

32:

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   LC串联谐振电路是LC谐振电路中的另一种谐振电路。

图4-59所示是LC串联谐振电路。

电路中的Rl是线圈Ll的直流电阻，也是这一LC串联谐振电路的阻尼电阻，电阻器是一个耗能元件，它在这里要消耗谐振信号的能量。

Ll与Cl串联后再与信号源Us相并联，这里的信号源是一个恒压源。

  W04MB0

   在LC串联谐振电路中，电阻Rl的阻值越小，对谐振信号的能量消耗越小，谐振电路的品质也越好，电路的Q值也越高；当电路中的电感Ll越大，存储的磁能越多，在电路损耗一定时谐振电路的品质也越好，电路的Q值也越高。

   电路中，信号源与LC串联谐振电路之间不存在能量间的相互转换，只是电容Cl和电感Ll之间存在电能和磁能之间的相互转换。

外加的输入信号只是补充由于电阻Rl消耗电能而损耗的信号能量。

   LC串联谐振电路的谐振频率计算公式与并联谐振电路一样。

  1．LC串联电路阻抗特性   

  图4-60所示是LC串联谐振电路阻抗特性曲线。

   阻抗特性分析要将输入信号频率分成多种情况进行。

（1）输入信号频率等于谐振频率fo。

当输入信号频率等于LC串联谐振电路的谐振频率fo时，电路发生串联谐振，串联谐振时电路的阻抗最小且为纯阻性（不为容性也不为感性），如图4-61所示，其值为R1（纯阻性）。

   当信导频率偏离LC谐振电路的谐振频率时，电路的阻抗要增大，且频率偏离的量越大，电路的阻抗就越大，这一点恰好是与LC并联谐振电路相反的。

   要记住：

串联谐振时电路的阻抗最小。

（2）输入信号频率高于谐振频率fo。

当输入信号频率高于谐振频率时，LC串联谐振电路为感性，相当于一个电感（电感量大小不等于L1），如图4-62所示。

   这一点可以这样理解：

在Ll和Cl串联电路中，当信号频率高于谐振频率之后，由于频率升高，Cl的容抗减小，而Ll的感抗却增大，在串联电路中起主要作用的是阻抗大的一个元件，’这样Ll起主要作用，因此在输入信号频率高于谐振频率之后，LC串联谐振电路等效于一个电感。

  （3）输入信号频率低于谐振频率五。

当输入信号频率低于谐振频率时，LC串联谐振电路为容性，相当于一个电容（容量大小不等于C1），如图4-63所示。

   这一点可以这样理解：

当信号频率低于谐振频率之后，由于频率降低，Cl的容抗增大，而Ll的感抗却减小，这样在串联电路中起主要作用的是电容Cl，因此在输入信号频率低于谐振频率时，LC串联谐振电路等效于一个电容。

   2．品质因数Q

   图4-64所示是LC串联谐振电路阻抗与Q值之间关系的示意图。

图中三条阻抗曲线中，Qi曲线的品质因数最大，Q2曲线其次，Q3曲线最小，Q值越大曲线越尖锐，谐振时的电路阻抗越小，流过串联谐振电路的信号电流越大。

   LC串联谐振电路的频带特性与并联谐振电路是一样的，也是谐振电路的Q值越大，频带越窄，反之则越宽。

锁相环CC4046为数字PLL，内有两个PD、VCO、缓冲放大器、输入信号放大与整形电路、内部稳压器等。

它具有电源电压范围宽、功耗低、输入阻抗高等优点，其工作频率达1MHz，内部VCO产生50%占空比的方波，输出电平可与TTL电平或CMOS电平兼容。

同时，它还具有相位锁定状态指示功能。

信号输入端：

允许输入0.1V左右的小信号或方波，经A1放大和整形，提供满足PD要求的方波。

PDI由异或门构成，具有三角形鉴相特性。

它要求两个输入信号均为50%占空比的方波。

当无输入信号时，其输出电压为VDD/2，用以确定VCO的自由振荡频率PDI由异或门构成，具有三角形鉴相特性。

它要求两个输入信号均为50%占空比的方波。

当无输入信号时，其输出电压为VDD/2，用以确定VCO的自由振荡频率。

通常输入信噪比以及固有频差较小时采用PDI，输入信噪比较高或固有频差较大时，采用PDⅡ。

R1、R2、C确定VCO频率范围。

R1控制最高频率，R2控制最低频率。

R2=∞时，最低频率为零。

无输入信号时，PDⅡ将VCO调整到最低频率。

锁相环CD4046的一个重要功能是：

内部压迫、控振荡器的输出信号从第4脚输出后引至第3脚输入，与从第14脚输入的外部基准频率信号和相位的比较。

当两者频率相同时同，压控振荡器的频率能自动调整，直到与基准频率相同。

CD4046引脚图

AbsoluteMaximumRatings绝对最大额定值：

DCSupplyVoltage直流供电电压（VDD）−0.5to+18VDC

InputVoltage输入电压（VIN）−0.5toVDD+0.5VDC

StorageTemperatureRange储存温度范围（TS）−65℃to+150℃

PowerDissipation功耗（PD）

Dual-In-Line普通双列封装700mW

SmallOutline小外形封装500mW

焊接温度（TL）（焊接10秒）260℃

RecommendedOperatingConditions建议操作条件：

DCSupplyVoltage直流供电电压（VDD）3to15VDC

InputVoltage输入电压（VIN）0toVDDVDC

OperatingTemperatureRange工作温度范围（TA）−55℃to+125℃

引脚号名称功能

PH1114相位比较器输入端（基准信号输入），相位比较器输入信号，输入允许将0.1V左右的小信号或方波信号在内部放大并再经过整形电路后，输出至相位比较器。

PH123相位比较器输入端（比较信号输入）通常PD来自VCO的参考信号。

PH012PDⅠ输出端相位比较器1输出的相位差信号，它采用异或门结构，即鉴相特性为。

PH0213PDⅡ输出端相位比较器Ⅱ的输出端，它采用，上升沿控制逻辑。

PH031输出端（相位脉冲输出）相位比较器2输出的相位差信号，为上升沿控制逻辑。

环路人锁时为高电平，环路失锁时为低电平

VC019压控振荡器的控制端。

VC004压控振荡器输出端

INH5VCO禁止端，1有效控制信号输入，高电平时禁止，低电平时允许压控振荡器工作。

R111VCO外接电阻R1

R212VCO外接电阻R2

C16，7并接振荡电容C1，以控制VCO的振荡频率。

DEM010解调信号输出端

15ap内部独立的齐纳稳压二极管负极。

<>CD4046引脚功能说明介绍：

DCElectricalCharacteristics直流电气特性：

Symbol符号Parameter参数Conditions条件−55℃+25℃+125℃Units单位

最小最大最小典型最大最小最大

IDDQuiescentDeviceCurrent静态电流Pin5=VDD,Pin14=VDD,Pin3,9=VSS

VDD=5V50.0055150μA

VDD=10V100.0110300

VDD=15V200.01520600

Pin5=VDD,Pin14=Open,Pin3,9=VSS

VDD=5V45535185μA

VDD=10V45020350650

VDD=15V1200509001500

VOLLOWLevelOutputVoltage输出低电平电压VDD=5V0.0500.050.05V

VDD=10V0.0500.050.05

VDD=15V0.0500.050.05

VOHHIGHLevelOutputVoltage输出高电平电压VDD=5V4.954.9554.95V

VDD=10V9.959.95109.95

VDD=15V14.9514.951514.95

VIL输入低电平电压比较器和信号VDD=5V,VO=0.5Vor4.5V1.52.251.51.5V

VDD=10V,VO=1Vor9V3.04.53.03.0

VDD=15V,VO=1.5Vor13.5V4.06.254.04.0

VIH输入高电平电压比较器和信号VDD=5V,VO=0.5Vor4.5V3.53.52.753.5V

VDD=10V,VO=1Vor9V7.07.05.57.0

VDD=15V,VO=1.5Vor13.5V11.011.08.2511.0

IOLLOWLevelOutputCurrent输出低电平电流（Note4）VDD=5V,VO=0.4V0.640.510.880.36mA

VDD=10V,VO=0.5V1.61.32.250.9

VDD=15V,VO=1.5V4.23.48.82.4

IOHHIGHLevelOutputCurrent输出高电平电流（Note4）VDD=5V,VO=4.6V−0.64−0.51−0.88−0.36mA

VDD=10V,VO=9.5V−1.6−1.3−2.25−0.9

VDD=15V,VO=13.5V−4.2−3.4−8.8−2.4

IINInputCurrent输入电流AllInputsExceptSignalInput

VDD=15V,VIN=0V−0.1−10−5−0.1−1.0μA

VDD=15V,VIN=15V0.110−50.11.0

CINInputCapacitance输入电容AnyInput（Note3）7.5pF

PTTotalPowerDissipation总功率耗散fo=10kHz,R1=1MΩ,R2=∞,VCOIN=VCC/2mW

VDD=5V0.07

VDD=10V0.6

VDD=15V2.4

ACElectricalCharacteristics交流电气特性：

Symbol符号Parameter参数Conditions条件最小典型最大Units单位

VCOSECTION

IDDOperatingCurrent工作电流fo=10kHz,R1=1MΩ,R2=∞,VCOIN=VCC/2

VDD=5V20μA

VDD=10V90

VDD=15V200

fMAXMaximumOperatingFrequency最高工作频率C1=50pF,R1=10kΩ,R2=∞,VCOIN=VDD

VDD=5V0.40.8MHz

VDD=10V0.61.2

VDD=15V1.01.6

Linearity线性VCOIN=2.5V±0.3V,R1≥10kΩ,VDD=5V1%

VCOIN=5V±2.5V,R1≥400kΩ,VDD=10V1

VCOIN=7.5V±5V,R1≥1MΩ,VDD=15V1

Temperature-FrequencyStabilityNoFrequencyOffset,fMIN=0%/℃<5c1/f.VDDR2=∞

VDD=5V0.12–0.24%/℃

VDD=10V0.04–0.08

VDD=15V0.015–0.03

FrequencyOffset,频偏fMIN≠0VDD=5V0.06–0.12%/℃

VDD=10V0.05–0.1

VDD=15V0.03–0.06

VCOINInputResistance输入电阻VDD=5V106MΩ

VDD=10V106

VDD=15V106

VCOOutputDutyCycle输出占空比VDD=5V50%

VDD=10V50

VDD=15V50

tTHLVCOOutputTransitionTimeVCO的输出过渡期VDD=5V90200ns

VDD=10V50100

VDD=15V4580

PHASECOMPARATORSSECTION

RIN信号输入输入电阻　VDD=5V13MΩ

VDD=10V0.20.7

VDD=15V0.10.3

ComparatorInput比较器输入VDD=5V106MΩ

VDD=10V106

VDD=15V106

AC-CoupledSignalInputVoltageSensitivityAC耦合信号输入电压灵敏度CSERIES=1000pFf=50kHz

VDD=5V200400mV

VDD=10V400800

VDD=15V7001400

ACElectricalCharacteristics交流电气特性：

Symbol符号Parameter参数Conditions条件最小典型最大Units单位

VCOIN−VDEMOffsetVoltage偏移电压RS≥10kΩ,VDD=5V1.502.2V

RS≥10kΩ,VDD=10V1.502.2

RS≥50kΩ,VDD=15V1.502.2

Linearity线性RS≥50kΩ

VCOIN=2.5V±0.3V,VDD=5V0.1%

VCOIN=5V±2.5V,VDD=10V0.6

VCOIN=7.5V±5V,VDD=15V0.8

ZENERDIODE

VZZenerDiodeVoltage稳压二极管电压IZ=50μA6.37.07.7V

RZ>ZenerDynamicResistance稳压动态电阻

相比较状态图