1. コアコンセプトと共鳴条件
共振の本質は、回路内の誘導性リアクタンス (Xₗ) と容量性リアクタンス (X꜀) が特定の周波数で互いに打ち消し合い、回路が純粋に抵抗的に動作することです。この特定の周波数が共振周波数 (f₀) です。直列回路と並列回路の両方で、同じ式を使用して計算されます。
f₀=1 / (2π√LC)
これは、インダクタ (L) とコンデンサ (C) の値が固定されている限り、それらの共振周波数が固定されることを意味します。
2. の特徴直列共振
A 直列共振この回路は、抵抗(R)、インダクタ(L)、コンデンサ(C)の端と端を電源と直列に接続します。{0}{1}
1) インピーダンスと電流: 共振の瞬間、誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスは大きさが等しくなりますが、位相が逆になり、互いに完全に打ち消し合います。回路の合計インピーダンスは最小値に達し、理論的にはちょうど抵抗 R (Z=R) に等しくなります。オームの法則 (I=V / Z) によれば、電源電圧が一定の場合、回路内の合計電流は最大値に達します。
2) 電圧関係: これは直列共振の最も顕著な現象です。インダクタ (L) とコンデンサ (C) にかかる電圧は互いに打ち消し合いますが、個々のコンポーネントにかかる電圧は小さくありません。実際、各コンポーネントにかかる電圧は電源電圧よりもはるかに大きくなる可能性があります。増幅率は回路の品質係数 (Q 値) です。 Q 値が高いほど、増幅効果は大きくなります。したがって、直列共振は「電圧共振」と呼ばれることがあります。回路抵抗が非常に小さい (Q 値が高い) 場合、「過電圧」を引き起こし、電力システムの機器に損傷を与える可能性がありますが、高周波アプリケーションでは、これが弱い信号を増幅するために使用される重要な原理です。
3) 位相: 共振時、総電流は電源電圧と同位相になります。
3. 並列共振の特性
並列共振回路には通常、インダクタ L (通常、固有の寄生抵抗 R が含まれます) とコンデンサ C が互いに並列に接続され、電源に接続されます。
1) インピーダンスと電圧: 共振時、誘導性分岐と容量性分岐の電流は大きさがほぼ同じですが、位相がほぼ逆になります。これにより、L 分岐と C 分岐の間に大きな循環電流が生成され、これらの電流は外部ソースの観点から互いに補償し、効果的に「打ち消し合い」ます。その結果、入力端子から見た回路の合計インピーダンスが最大値に達します。電源が定電流を供給する場合、回路の両端の出力電圧は最大値に達します。
2) 電流の関係: 直列共振に対応し、並列共振では、インダクタ (L) とコンデンサ (C) の間の循環電流は、電源から引き出される合計電流よりもはるかに大きくなる可能性があります。増幅率も同様にクオリティファクター(Q値)です。したがって、並列共振は「電流共振」と呼ばれることがあります。
3) 位相: 共振時、回路全体の電圧はソースからの電流と同相になります。
4. 主な違いと応用の概要
次のたとえ話でそれをはっきりと理解できます。
直列共振合唱団のようなものです。正しいピッチ (共鳴周波数) では、全員の声 (L と C にかかる電圧) が一斉に機能し、最も大きく明瞭な効果 (最大電流) が生成されますが、各歌手は個別に多大な労力を費やしています (高い局所電圧)。
並列共振は、交通のロータリーのようなものです。ラッシュアワー(共振周波数)では、ロータリー内の交通流(L と C の電流)は非常に大きく、スムーズに循環しますが、ロータリーに出入りする幹線道路の交通流(総電流)は非常に小さいため、非常にクリアに見えます(非常に高いインピーダンス)。
これらのまったく異なる特性に基づいて、アプリケーションもまったく異なります。
直列共振特定の周波数信号を容易に通過させる必要があるシナリオで使用されます。たとえば、ラジオの同調回路に使用されます。コンデンサを調整して共振周波数を変更すると、無線局の周波数が共振周波数と一致した場合にのみ回路電流が最大になり、その局の信号を選択して増幅し、他を抑制します。
並列共振は、特定の周波数信号を強力にブロックする必要があるシナリオで使用されます。例には、発振器内のバンド-ストップ (ノッチ) フィルターや周波数選択ネットワーク-が含まれます。共振時には、ターゲット周波数に対して非常に高いインピーダンスを示し、その周波数信号の通過を防ぎます。





