Ang isang LC circuit (tinatawag din bilang LC filter o LC network) ay inilalarawan bilang isang electrical circuit na binubuo ng mga passive circuit elements tulad ng inductor (L) at isang capacitor (C) na konektado sa isa't isa. Ito rin ay tinatawag na resonant circuit, tank circuit, o tuned circuit.
Dahil sa pagkawala ng resistor sa ideal na anyo ng circuit, ang isang LC circuit ay hindi kumukonsumo ng anumang enerhiya. Ito ay iba sa ideal na anyo ng RC circuits, RL circuits, o RLC circuits, na kumukonsumo ng enerhiya dahil sa presensya ng resistor.
Gayunpaman, sa praktikal na circuit, ang isang LC circuit ay laging kumukonsumo ng ilang enerhiya dahil sa hindi sero na resistensiya ng mga komponente at konektadong wire.
Ang karga nagsugod ug nagbalik gikan sa mga plato sa capacitor hangtod sa inductor. Ang enerhiya nagsugod ug nagbalik tali sa capacitor ug inductor hangtod mao nga ang internong resistensya sa mga komponente ug konektado nga mga wire mogub-on ang pag-oscillate.
Ang pag-act sa kining circuit sama sa tuned action, matematikal na gitawag og harmonic oscillator, sama sa pendulum nga nag-swing back ug forth o tubig nga nag-flow back ug forth sa tank; tungod niini, ang circuit gitawag usab isip tuned circuit o tank circuit.
Ang circuit makapahimulos isip electrical resonator ug mag-store og enerhiya nga nag-oscillate sa frequency gitawag usab isip resonant frequency.
Sa series LC circuit, ang inductor ug capacitor parehas gibag-o sa series sama sa ipailustrar sa figure.
Tungod kay sa series circuit ang current sama sa tanang bahin sa circuit, gisama ang flow sa current sama sa current sa inductor ug capacitor.
Karon ang total nga voltage sa mga terminal sama sa sum sa voltage sa capacitor ug voltage sa inductor.
Kon ang frequency mogamay, ang magnitude sa inductive reactance usab mogamay
ug ang magnitude sa capacitive reactance mobaba.
Kini sa kondisyon sa resonansiya, ang magnitudo sa reaktansya induktibo ug kapasitibo naging pareho.
Kini ang impedansya sa serye LC circuit ibinigay niini
Kini sa kondisyon sa resonansiya, ang magnitudo sa reaktansya induktibo ug kapasitibo naging pareho.
Asa,
mao ang resonant angular frequency (radians per second).
Karon ang angular resonant frequency mao kini
, ug ang impedance magpadayon nga mabag-o
Busa sa kondisyon sa resonansya kung diin
ang total electrical impedance Z mao ang zero nga nangahulugan nga XL ug XC nagkanselar bahin sa uban. busa, ang current nga gihatag sa series LC circuit adunay maximum (
).
Busa ang series LC circuit, kon gi connect sa series sa load, magpadayon nga mokabilin isip band-pass filter nga may zero impedance sa resonant frequency.
Sa frequency sa dili pa maabot ang resonant frequency i.e.
,
. Kini nga circuit capacitive.
Sa frequency sa gipasabot na resonant frequency i.e.
,
. Kini nga circuit inductive.
Sa resonant frequency i.e.
,
. ang current adunay pinakadako ug ang impedance adunay pinakababa. Sa karon, ang circuit mahimong magamit isip acceptor circuit.
Sa parallel LC circuit, ang inductor ug capacitor parehas gitambok sa parallel nga ipahiwatig sa figura.
Ang voltaje sa bawat terminal sa iba't ibang elemento sa parallel circuit ay pareho. Kaya ang voltaje sa mga terminal ay katumbas ng voltaje sa inductor at ang voltaje sa capacitor.
Ngayon, ang kabuuang current na lumilipad sa parallel LC circuit ay katumbas ng sum ng current na lumilipad sa inductor at ang current na lumilipad sa capacitor.
Sa kondisyon ng resonance kung ang inductive reactance (
) ay katumbas ng capacitive reactance (
), ang reactive branch current ay pareho at magkabaliktad. Kaya, sila ay kanselado ang isa't isa upang bigyan ng pinakamababang current sa circuit. Sa estado na ito, ang kabuuang impedance ay pinakamataas.
Ang resonant frequency ay ibinibigay ng
Ania ang Impedance sa Parallel LC circuit nga gihatag pinaagi niini
Karon ang angular resonant frequency mao kini
, pagkatapos ang impedance mabag-o niana
Ania sa kondisyong resonante kung
ang total nga elektrikal nga impedance Z mao ang walay katapusang ug ang gihatag nga kuryente sa parallel LC circuit mao ang pinakababa (
).
Kon ang parallel LC circuit gitugotan sa series uban sa load, mahimong band-stop filter niini may infinite nga impedance sa resonant frequency. Ang parallel LC circuit gitugotan sa parallel uban sa load mahimong band-pass filter.
Sa frequency dihang mas baba sa resonant frequency i.e. f<f0, XL >> XC. Busa ang circuit mao ang inductive.
Sa frequency dihang mas taas sa resonant frequency i.e. f>f0, XC >> XL. Busa ang circuit mao ang capacitive.
Sa resonant frequency i.e. f = f0, XL = XC, ang kuryente mao ang pinakababa ug ang impedance mao ang pinakataas. Sa karon nga estado, ang circuit mahimo nga rejector circuit.
Sa unang kondisyon:
Sa pag-oscillate:
Ang LC circuit makapadulong isip electrical resonator ug nag-store og energy nga nag-oscillate tali sa electric field ug magnetic field sa frequency nga gitawag og resonant frequency. Tungod kay anang bisan unsang oscillatory system makakita og steady-state condition sa usa ka panahon, nga gitawag og panahon sa pag-set.
Ang panahon nga gikinahanglan aron ang response mababa ug naging steady sa iyang steady-state value ug nagsige ingon ana human sa +- 2% sa iyang final value gitawag usab nga panahon sa pag-set.
Pagtumong
ang instantaneous current nga nag-flow sa circuit. Ang voltage drop sa inductor gi-express sa terms sa current
ug ang voltage drop sa capacitor adunay
, diin ang Q ang charge nga naka-store sa positive plate sa capacitor.
Sumala sa batas ng kirchoff tungkol sa tensyon, ang sum ng mga pagbaba ng potensyal sa iba't ibang komponente ng isang saradong loop ay katumbas ng zero.
Paghatiin natin ang itaas na ekwasyon sa L at pag-differentiate nito batay sa t, makukuha natin
Karon ang kasin sa usa ka simple nga harmonic nga oscillations form gitugyan niana ni:
Asa
ug
mga konstante.
Ipasok ang balore sa ekuwasyon (5) sa (4), makakamtan natin,
Ganahan sa pag-uli sa equation sa itaas, mahimo nato mao ang LC circuit usa ka oscillating circuit ug nag-oscillate kini sa isang frequency nga gitawag og resonant frequency.
Karon batasan sa equation (3), ang induced voltage sa inductor adunay minus sa voltage sa capacitor.
Ipasulob ang ekwasyon sa kuryente gikan sa ekwasyon (5), makakapangita kami
Sa uban paagi, ang tensyon nagsugyot sa pinakataas kung ang kuryente nagsugyot sa zero ug vice versa. Ang amplitudo sa pag-oscillate sa tensyon mao ang pag-oscillate sa kuryente gipadako pinaagi ni
.
Ang transfer function gikan sa input tensyon hangtod sa tensyon sa capacitor mao
Parehas ra, ang transfer function gikan sa input voltage hangtod sa voltage sa katapusan sa capacitor mao kini
Pasabot nga ang capacitor wala pa gibutang ug switch (K) wala pa isulod sukad sa dili na kaayo matag panahon ug isulod nia sa t=0.
Sa t=0– ang switch K wala pa isulod
Kini usa ka initial condition, mao kini pwede nato isulat,
Tungod kay ang current sa inductor ug ang voltage sa capacitor dili mahimong mag-usab instantaneously.
Para sa tanang t>=0+ ang switch K adunay closed
Karon ang voltage source gipasabot sa circuit. Tungod niining applying KVL sa circuit, kita makakita,
Ania ang voltage sa capacitor gi-express sa terms sa current.
Ang equation sa itaas gitawag og integro-differential equation. Pagdifferentiate sa duha nga bahin sa equation sa itaas batok sa t, kita makakita,
Ang equation (7) nagpakita og second-order differential equation sa usa ka LC circuit.
Pagbag-o ang
nga s2, kita makakutuban,
Karon ang mga roots sa gipangutana nga equation mao kini
Ania,
ang natural nga frequency sa pag-oscillate.
Gamit ang metoda sa Impedance: Ang general nga equation alang sa frequency response system mao kini
Pagsabot nga ang output voltage naghimo sa mga terminal sa capacitor, i-apply ang potential divider rule sa circuit sa itaas
Kung diin,
Impedance sa capacitor ![]()
Impedance sa inductor ![]()
Isubstitute kini sa equation (9), makapadugang ta
Anggap bahin nga ang output voltage nahitabo sa inductor, ipasabot ang potential divider rule sa circuit sa itaas
Isubstitute ang value sa
ug
sa equation sa itaas, makakita kita og
Ang ekwasyon (10) ug (12) nagpakita sa frequency response sa L-C circuit sa kompleksong anyo.
Ang ekwasyon sa itaas gitawag og integro-differential equation. Ania ang voltage sa capacitor gipahayag pinaagi sa current.
Karon, pagdifferentiate sa ekwasyon sa itaas sa duha ka bahin pinaagi sa t, makakita kita,
Ang ekwasyon sa itaas nagpakita sa ikaduha nga order nga differential equation sa LC circuit.
Palitan ang
pinaagi sa s2, kita makakuha,
Karon,
kini nagresulta sa,
, ipalit kini sa ekwasyon sa itaas kita makakuha,
Sa isang LC circuit, ang inductor ug capacitor parehas nag-istore og energia, o isip na ang inductor nagsilbi isip depósito para sa magnetic field (B), depende sa kuryente nga nagaagi niini, ug ang capacitor nagsilbi isip depósito para sa electric field (E) sa pagitan sa iyang mga plato, depende sa voltage nga adunay gihatag niini.
Pagtumong nga sa unang panahon, ang capacitor adunay karga q, ug ang tanang energia sa circuit sa unang panahon gitipon sa electric field sa capacitor. Ang energia nga gitipon sa capacitor mao kini
Kon ang inductor gipagkonekta sa isang charged capacitor, ang voltage sa capacitor makapuyo og current sa inductor, nga magbuhat og magnetic field sa palibot sa inductor, ang capacitor magsugod sa pagdischarge ug ang voltage sa capacitor mababa sa zero tungod sa paggamit sa charge sa current flow (
).
Karon ang capacitor kompleto na nga gi-discharge ug tanang energy naka-store sa magnetic field sa inductor. Sa karon, ang current adunay maximum value ug ang energy naka-store sa inductor mahimong ibutang sa (
.
Tungod sa wala'y resistor, wala'y energy ma-dissipate sa circuit. Busa, ang maximum energy naka-store sa capacitor sama sa maximum energy naka-store sa inductor.
Sa karon, ang naka-store nga energy sa magnetic field sa palibot sa inductor mag-induce og voltage sa coil batas sa faraday’s law of electromagnetic induction (
). Kini nga induced voltage makapuyo og current sa capacitor ug ang capacitor magsugod sa pag-recharge uban sa voltage sa opposite polarity.
Kini nga proseso sa paghargo ug pagdischarge magsugod usab, uban sa current nga moglow sa opposite direction sa inductor sama sa dili pa.
Ania ang pag-load ug pag-discharge sa LC circuit mao ang mahimong cyclic ug ang enerhiya mag-oscillate pabalik-balik tali sa capacitor ug inductor hangtud ang internal resistance mosulti sa pagdak-o sa oscillations.
Ang figure nagpakita sa waveform sa charging ug discharging voltage ug current.
Ang aplikasyon sa LC Circuits kasagaran adunay:
Ang aplikasyon sa LC circuit kasagaran nanginvolba sa daghang electronic devices, partikular sa radio equipment sama sa transmitters, radio receivers, ug TV receivers, amplifiers, oscillators, filters, tuners, ug frequency mixers.
Gisilingan usab ang LC circuits para makaprodukto og mga signal sa isip nga frequency o tangtangon og signal gikan sa mas kompleks nga signal sa isip nga frequency.
Ang primaryong layo sa LC circuit kasagaran mao ang mogamit og minimum nga damping, kung diin giingon ang resistance aron maayo ka gamay.
Ang series resonance circuit naghatag og voltage magnification.
Ang parallel resonance circuit naghatag og current magnification.
Ang damping mao ang pagbawas sa amplitude sa isang oscillation o wave motion sa panahon. Ang resonance mao ang pagtaas sa amplitude kon ang damping mobaba.
Pahayag: Respetar ang orihinal, maayo nga mga artikulo ang nagkinahanglan og pagbahin, kon adunay infrakcion palihug kontakon ang pag-delete.