元件相位差的应用——RC文氏桥、LC谐振过程的理解

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　　无论RC文氏桥，还是LC的串联谐振、并联谐振，都是由电容或/和电感容元件的电压、电流相位差引起的，就像机械共振的节拍一样。
　　当两个频率相同、相位相位的正弦波叠加时，叠加波的幅度达到最大值，这就是共振现象，在电路里称为谐振。
　　两个频率相同、相位相反的正弦波叠加，叠加波的幅度会降到最低，甚至为零。这就是减小或吸收振动的原理，如降噪设备。
　　当一个系统中有多个频率信号混合时，如果有两个同频信号产生了共振，那么这个系统中其它振动频率的能量就被这两个同频、同相的信号所吸收，从而起到了对其它频率的过滤作用。这就是电路中谐振过滤的原理。
　　谐振需要同时满足频率相同和相位相同两个条件。电路如何通过幅度-频率特性选择频率的方法以前在RC文氏桥中讲过，LC串并联的思路与RC相同，这里不再赘述。下面我们来看看电路谐振中相位补偿的粗略估计（更精确的相位偏移则要计算） 1、RC文氏桥的谐振（图1）
　　若没有C2，正弦信号Uo的电流由C1→R1→R2，通过R2上压降形成Uf输出电压。由于支路电流被电容C1移相超前Uo 90°，这超前相位的电流流过R2（电阻不产生相移！），使得输出电压Uf电压超前于Uo 90°。
　　在R2上并联C2，C2从R2取得电压，由于电容对电压的滞后作用，使得R2上电压也被强制滞后。（但不一定有90°，因为还有C1→R1→C2电流对C2上电压即Uf的影响，但在RC特征频率上，并联C2后Uf输出相位与Uo相同。）

　　小结：并联电容使得电压信号相位滞后，称为电压相位的并联补偿。
　　2、LC并联谐振（图2）
　　若没有电容C，正弦信号u通过L感应到次级输出Uf，Uf电压超前于u 90°； 在L初级并联电容C，由于电容对电压的滞后作用，使得L上电压也被强制滞后90°。因此，并联C后Uf输出相位与u相同。
　　3、LC串联谐振（图3）
　　对于输入正弦信号u，电容C使得串联回路中负载R上的电流相位超前于u 90°，电感L则使得同一串联回路中的电流相位再滞后90°二者相位偏移刚好抵消。因此，输出Uf与输入u同相。
　　总结：（注意，相位影响不一定都是90°，与其它部分相关，具体则要计算）
　　串联电容使得串联支路电流相位超前，从而影响输出电压相位。 并联电容使得并联支路电压相位滞后，从而影响输出电压相位。 串联电感使得串联支路电流相位滞后，从而影响输出电压相位。 并联电感使得并联支路支路电压超前，从而影响输出电压相位。
　　更简洁的记忆：
　　电容使电流相位超前，电感使电压相位超前。（均指元件上的电流或电压）
　　电容——电流超前，电感——电压超前。

王栋春

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