pornjk, pornsam, xpornplease, joyporn, pornpk, foxporn, porncuze, porn110, porn120, oiporn, pornthx, blueporn, roxporn, silverporn, porn700, porn10, porn40, porn900

Mạch cộng hưởng hoạt động như thế nào

Có một số cấu hình cơ bản nhất định trong thiết bị điện tử như mạch thời gian, bộ lọc và tất nhiên là mạch cộng hưởng mà kiến ​​thức về nguyên lý làm việc là cần thiết cho thực hành chuyên môn.

Vì vậy, trong bài viết này, chúng tôi sẽ giải thích một cách rất chi tiết và do đó mang tính mô phạm về chức năng của các mạch cộng hưởng LC song song, có cấu hình như trong Hình 1.

Hình 1 – Mạch LC song song cộng hưởng

Trước khi chuyển sang hoạt động của mạch hoàn chỉnh, chúng ta hãy phân tích hoạt động của hai thành phần tạo nên nó.

Tụ điện

Một tụ điện về cơ bản được hình thành bởi hai tấm vật liệu dẫn điện, gọi là phần ứng, được ngăn cách bởi một vật liệu cách điện, gọi là chất điện môi, như trong Hình 2.

Hình 2 – Tụ điện cơ bản

Khi nối tụ điện với nguồn điện áp một chiều, chúng ta thấy rằng phần ứng của tụ điện được tích điện với tải tín hiệu ngược chiều.

Khi chúng ta nối các phần ứng của tụ điện, thông qua một dây dẫn có điện trở nào đó, sự phóng điện xảy ra khi dòng điện chạy qua.

Hình 3 – Phóng điện của tụ điện

Dòng điện kéo dài cho đến khi xảy ra phóng điện hoàn toàn. Như vậy, trong quá trình dỡ tải và điện áp trên phần ứng giảm dần theo đường cong phóng điện như hình 4.

Hình 4 – Đường cong phóng điện của tụ điện

Kết nối tụ điện với mạch điện xoay chiều (AC), nó sẽ hoạt động khác. Khi điện áp có một cực tính, phần ứng sẽ tích điện với tải tương ứng với cực tính này.

Khi cực bị đảo ngược trong nửa chu kỳ tiếp theo của AC, tụ điện sẽ phóng điện và tích điện trở lại với cực bị đảo ngược. Nói cách khác, trong mạch điện xoay chiều, tụ điện sẽ nạp và phóng điện nhanh chóng theo sự đảo cực của dòng điện.

Điều này có nghĩa là trong mạch điện xoay chiều sẽ luôn có dòng điện chạy qua tụ điện, đến và đi theo chu kỳ sạc và phóng điện đảo cực. Sau đó, nếu chúng ta phân tích tụ điện trong mạch điện xoay chiều, chúng ta thấy rằng bằng cách nào đó nó cho phép dòng điện chạy qua và điều này ở mức độ lớn hơn là điện tích và phóng điện, tức là giá trị của nó.

Dòng điện này cũng phụ thuộc vào tần số, vì với tần số cao hơn, việc tải và dỡ tải sẽ nhanh hơn với dòng điện chạy mạnh hơn. Sau đó, chúng ta có thể liên kết tụ điện với một điện kháng, nghĩa là, sự đối kháng mà nó thể hiện với dòng điện và điều đó phụ thuộc vào giá trị của nó và tần số của dòng điện, theo biểu đồ trong Hình 5.

Hình 5 – Điện kháng

Sau đó, hãy xem rằng tần số càng cao thì dòng điện có thể chạy qua tụ điện tốt hơn và do đó nó càng ít cản trở sự lưu thông của nó, nghĩa là điện trở càng thấp.

Các cuộn cảm

Cuộn cảm, chấn động hoặc cuộn dây, như chúng còn được gọi, là các thành phần vòng dây có thể được quấn vào lõi bằng vật liệu kim loại hoặc không có lõi (lõi không khí).

Các thành phần này có thể có nhiều khía cạnh, như trong Hình 6.

Hình 6 – cuộn cảm

Để hiểu cách hoạt động của cuộn cảm trong mạch điện xoay chiều, hãy lấy mạch điện trong Hình 7 làm ví dụ.

Hình 7 – Mạch điện có cuộn cảm

Giả sử điện trở của dây dẫn dùng trong cuộn cảm nhỏ hơn nhiều so với điện trở mắc song song thì khi ta đóng công tắc thì dòng điện tuần hoàn trong cuộn cảm sẽ cao hơn rất nhiều. Điều này sẽ tạo ra một từ trường cho thành phần này, thành phần này có các đường sức mở rộng trong không gian.

Dòng điện tăng dần cho đến khi ổn định khi trường hoàn thành quá trình mở rộng. Khi chúng ta mở công tắc và dòng điện dừng lại, các đường sức từ không biến mất ngay lập tức.

Chúng co lại nhanh chóng, tạo ra trong cuộn cảm một điện áp trái ngược với dòng điện tạo ra chúng. Nói cách khác, ở hai đầu cuộn cảm xuất hiện một điện áp làm dòng điện chạy qua điện trở tải.

Dòng điện này giảm nhanh cường độ cho đến khi biến mất khi tất cả các đường sức trong từ trường co lại. Một thí nghiệm thú vị chứng minh thực tế này có thể được thực hiện với một lò phản ứng nhỏ dùng đèn huỳnh quang, như trên Hình 8.

Hình 8 – Hiển thị cảm ứng

Khi chúng ta chạm dây dẫn của cuộn kháng vào ngăn xếp, dòng điện chạy qua và từ trường sẽ được tạo ra. Khi chúng ta thả nó ra, từ trường sẽ co lại, tạo ra lực căng cao hơn rất nhiều so với lực tạo ra nó, khiến người cầm dây bị giật. Giống như tụ điện hoạt động khác nhau khi được kết nối với mạng AC, cuộn cảm cũng vậy. Khi cấp nguồn AC vào cuộn cảm, sự đảo ngược dòng điện liên tục làm cho trường được tạo ra đảo ngược, như trong Hình 9.

Hình 9 – Trường của cuộn cảm AC

Khi điện áp được đặt vào cuộn cảm, nó thể hiện sự đối lập với sự thay đổi dòng điện. Sự đối lập này càng lớn thì sự biến đổi càng nhanh.

Do đó, cuộn cảm thể hiện sự cản trở sự tuần hoàn của dòng điện xoay chiều tăng theo tần số. Sự đối lập này được gọi là điện kháng cảm ứng, được đo bằng ohm và tăng theo tần số như thể hiện trong biểu đồ ở Hình 10.

Hình 10 – Điện kháng cảm ứng

Mạch cộng hưởng

Để hiểu mạch cộng hưởng hoạt động như thế nào, chúng ta phải bắt đầu bằng việc hiểu cộng hưởng là gì. Tất cả các vật thể đều có xu hướng dao động mạnh hơn ở tần số phụ thuộc vào hình dạng của chúng, tính chất của vật liệu tạo nên nó và kích thước của nó. Khi chúng ta chạm vào một chiếc ly, một chiếc âm thoa hoặc làm rung dây đàn ghi-ta, những vật này sẽ rung ở một tần số duy nhất là tần số cộng hưởng của chúng. Hiện tượng cộng hưởng này cũng xảy ra với các mạch điện, và hiện tượng cộng hưởng do tụ điện mắc song song với cuộn cảm chỉ là một trong số đó.

Hai thành phần có hành vi trái ngược nhau, như chúng ta đã thấy, một thành phần có điện kháng làm giảm tần số và thành phần kia có điện kháng làm tăng tần số. Nếu chúng ta tính đến việc tính toán điện kháng của chúng, như thể hiện trong các công thức bên dưới, thì có một điểm quan trọng đối với các giá trị được tìm thấy: các điểm mà các điện kháng khớp nhau.

Do đó, đối với một giá trị điện dung nhất định và một giá trị điện cảm nhất định, có một tần số duy nhất mà tại đó các điện kháng khớp nhau. Tần số này chính là tần số cộng hưởng của mạch và nó có xu hướng dao động dễ dàng hơn trên mạch đó.

Sau đó, chúng ta thấy trong Hình 11 rằng nếu chúng ta áp dụng các tín hiệu tần số di chuyển về phía cộng hưởng, thì điện kháng mạch sẽ tăng cho đến khi đạt mức tối đa.

Hình 11 – Đường cong cộng hưởng

Tại điểm cực đại này, điện kháng của mạch về mặt lý thuyết là cực đại, tức là nó có điện trở vô hạn đối với tín hiệu. Trong thực tế, điều này không xảy ra vì cuộn cảm và tụ điện không hoàn hảo và đường cong có thể rộng hơn. Từ điểm cộng hưởng, tăng tần số hơn nữa, điện kháng lại giảm xuống như thể hiện trên hình. Khi mạch cộng hưởng có đáp ứng cực đại hẹp, chúng ta nói rằng nó có độ chọn lọc cao, nghĩa là nó có thể tách tốt các tần số khác ngoài tần số cộng hưởng.

Một mạch có độ chọn lọc thấp cũng cho phép các tần số gần cộng hưởng đi qua, nhưng với cường độ thấp hơn. Một yếu tố ảnh hưởng đến độ chọn lọc của mạch cộng hưởng là dây dẫn có điện trở nhất định. Độ chọn lọc của mạch được đo bằng hệ số Q.

Hệ số Q

Nếu chúng ta phân tích các mạch cộng hưởng, trong điều kiện lý tưởng, chúng chỉ đáp ứng với một tần số và loại bỏ các tần số khác. Tuy nhiên, trong thực tế, sự hiện diện của các điện trở ký sinh trong mạch làm cho nó có xu hướng có các đường cong phản ứng ít cấp tính hơn, yếu tố này quyết định hệ số chất lượng hoặc hệ số Q, đo lường độ chọn lọc của nó.

Do đó, như trong Hình 12, một mạch có hệ số chất lượng cao hơn, có độ chọn lọc cao hơn, đáp ứng tốt hơn với một tần số nhất định và loại bỏ các tần số khác.

Tuy nhiên, lưu ý rằng trong thực tế, chúng ta không nên có mạch điều chỉnh có độ chọn lọc tối đa, vì điều này cũng có nghĩa là khi điều chỉnh tín hiệu nhận được, khi nó dịch chuyển khỏi tần số của nó, chúng ta sẽ bị mất tín hiệu.

Hình 12 – Đáp ứng của mạch điều chỉnh LC

Hệ số Q được tính theo công thức:

Trong đó:

Q là hệ số Q

R là điện trở liên kết với mạch tính bằng ohms

C là điện dung tính bằng farad

L là độ tự cảm trong henry

Mạch điều chỉnh

Ứng dụng quan trọng đầu tiên của mạch cộng hưởng LC là mạch điều chỉnh máy thu vô tuyến, như trong Hình 13.

Hình 13 – Mạch điều chỉnh

Tín hiệu từ tất cả các trạm chặn ăng-ten tạo ra dòng điện tần số cao ở tần số của chúng. Những tín hiệu này được dẫn tới mạch điều chỉnh được hình thành bởi cuộn dây và một tụ điện biến thiên.

Sau đó, chúng tôi đặt tụ điện thay đổi để mạch chỉ cộng hưởng ở tần số của đài mà chúng tôi muốn nghe. Điều này có nghĩa là mạch cộng hưởng sẽ có điện trở (trở kháng) thấp đối với tín hiệu từ tất cả các trạm sau đó sẽ đi xuống mặt đất, ngoại trừ trạm đã chọn.

Tín hiệu này tìm thấy điện trở cao (trở kháng) được chuyển hướng và đưa đến các mạch xử lý máy thu, nơi nó sẽ được giải điều chế và sẽ có thông tin tương ứng với âm thanh được trích xuất.

Mạch dao động

Mạch LC hoạt động giống như các thiết bị cơ học tương đương của nó như âm thoa, dây của một nhạc cụ hoặc thậm chí là một chiếc bát pha lê. Khi được điều khiển bằng điện, nó có xu hướng dao động ở một tần số duy nhất và tần số đó là tần số cộng hưởng.

Để hiểu điều gì xảy ra, chúng ta hãy bắt đầu từ mạch điện của Hình 14.

Hình 14 – Mạch dao động

Khi chúng ta đóng công tắc và mở nó một cách nhanh chóng, sự thay đổi nhanh chóng của dòng điện sẽ ngăn cản sự lưu thông của nó bởi cuộn cảm đối diện, nhưng cùng với đó là tụ điện sẽ tích điện. Bây giờ chúng ta có một điện trường giữa các bảng mạch và năng lượng được lưu trữ trong tụ điện.

Nhưng điện tích này chỉ tồn tại trong thời gian ngắn, ngay khi điện áp ổn định trong tụ điện, nó bắt đầu phóng điện nhanh qua cuộn cảm. Trong những điều kiện này, như trong Hình 15, một từ trường được tạo ra và năng lượng tích trữ trong tụ điện truyền tới nó.

Hình 15 – Tụ điện truyền năng lượng tới cuộn cảm

Điều này cũng không kéo dài lâu vì ngay khi tụ điện phóng điện và toàn bộ năng lượng nằm trong trường điện cảm, đường dây điện của nó bắt đầu co lại, tạo ra một điện áp đảo ngược ở các cực của nó, như trong Hình 16.

Điện áp này sau đó sẽ sạc lại tụ điện, nhưng lúc này cực tính bị đảo ngược. Khi đó chúng ta có sự truyền năng lượng từ từ trường của cuộn cảm thành năng lượng từ điện trường của tụ điện. Sau đó, một chu kỳ phóng điện của tụ điện mới bắt đầu bằng việc phóng điện qua cuộn cảm.

Tốc độ xảy ra quá trình này được xác định chính xác bởi sự cộng hưởng của mạch và nếu chúng ta kết nối mạch này với ăng-ten, chúng ta sẽ tạo ra sóng điện từ. Những sóng này, như tên cho thấy, bao gồm sự xen kẽ của điện trường và từ trường, như trong Hình 17.

Hình 17 – Trường điện từ

Trong thực tế, dao động không tiếp tục mãi mãi. Điện trở của dây dẫn và các tổn hao khác dần dần làm cho dao động sinh ra mất cường độ cho đến khi biến mất hoàn toàn.

Nói cách khác, mạch theo cách đơn giản này tạo ra một dao động tắt dần. Để giữ cho mạch dao động, chúng ta cần có một số tính năng phục hồi năng lượng bị mất hoặc được sử dụng để điều khiển mạch ngoài hoặc được truyền qua ăng-ten. Chúng ta có thể thực hiện điều này thông qua mạch phản hồi và bộ khuếch đại có mức tăng nhất định, như trong Hình 18.

Hình 18 – Mạch giữ dao động

Với mạch này, chúng ta giữ cho mạch dao động ở tần số cộng hưởng của nó. Chúng ta có thể so sánh các dao động được tạo ra với dao động của một con lắc, như trên Hình 19.

Hình 19 – Con lắc

Khi con lắc ở vị trí cực đoan, dừng lại trong giây lát thì toàn bộ năng lượng mà nó có đều là thế năng. Khi nó di chuyển và ở điểm thấp nhất của quỹ đạo, nó có tốc độ cao nhất, toàn bộ năng lượng trong hệ là động năng. Những năng lượng này liên tục luân chuyển, như trong mạch điện nơi chúng ta có năng lượng trong điện trường và năng lượng trong từ trường.

Phần kết luận

Trên trang web, người đọc sẽ tìm thấy một số lượng lớn các mạch sử dụng cả điều chỉnh cuộn dây và tụ điện cũng như các loại bộ dao động. Sẽ rất thú vị khi xem trong phần dự án nhỏ để lắp ráp một trong các mạch này thành một bảng thử nghiệm để nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng.

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Ads Blocker Image Powered by Code Help Pro

Vui lòng bỏ chặn quảng cáo!

Chúng tôi đã phát hiện ra rằng bạn đang sử dụng tiện ích mở rộng để chặn quảng cáo.  Hãy ủng hộ chúng tôi bằng cách vô hiệu hóa các trình chặn quảng cáo này.

Powered By
Best Wordpress Adblock Detecting Plugin | CHP Adblock
error: Đừng cố copy bạn ơiiii :((