ຫມວດ RLC ເປັນພື້ນຖານຂອງລະບົບໄຟຟ້າທີ່ຂຶ້ນກັບຄວາມໄວຫຼາຍ. ໂດຍການລວມເອົາຄວາມຕ້ານທານ, inductance ແລະ capacitance, ຫມວດຊັ້ນທີສອງເຫຼົ່ານີ້ສ້າງພຶດຕິກໍາທີ່ປ່ຽນແປງຕາມຄວາມໄວແລະອະນຸຍາດໃຫ້ມີການຄວບຄຸມ. ຄວາມສາມາດໃນການເກັບຮັກສາ, ການຖ່າຍທອດ ແລະ ການກະຈາຍພະລັງງານເຮັດໃຫ້ມັນເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບການຕອງ, ການປັບ, ການສັ່ນສະເທືອນ ແລະ ເງື່ອນໄຂຂອງສັນຍານ. ການເຂົ້າໃຈວິທີທີ່ຫມວດ RLC ດໍາເນີນງານໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈທີ່ແຈ່ມແຈ້ງກ່ຽວກັບ resonance, damping, bandwidth ແລະ ການຕອບສະຫນອງຂອງລະບົບໂດຍລວມທັງໃນຂອບເຂດເວລາແລະความถี่.
ຄ1. ຫມວດ RLC ແມ່ນຫຍັງ?
ຄ2. ສ່ວນປະກອບຂອງຫມວດ RLC
ຄ3. ວິທີທີ່ຫມວດ RLC ເຮັດວຽກ
ຄ4. ປະເພດຂອງຫມວດ RLC
ຄ5. ລັກສະນະຂອງຫມວດ RLC
ຄ6. RLC Circuit Derived Parameters
ຄ7. ການວິເຄາະທາງຄະນິດສາດຫມວດ RLC
ຄ8. ການ ຕອບ ຮັບ ຊົ່ວຄາວ ແລະ ສະພາບ ທີ່ ຫມັ້ນຄົງ
ຄ9. ການນໍາໃຊ້ຫມວດ RLC
ຄ10. ການພິຈາລະນາການອອກແບບສໍາລັບຫມວດ RLC
ຄ11. ການປຽບທຽບຫມວດ RLC vs RC ແລະ RL
ຄ12. ການ ທົດ ສອບ ແລະ ການ ວິ ໄຈ ຂອງ ຫມວດ RLC
ຄ13. ສະຫລຸບ
ຄ14. ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ຫມວດ RLC ແມ່ນຫຍັງ?
ຫມວດ RLC ແມ່ນຫມວດໄຟຟ້າຂັ້ນທີສອງທີ່ເຮັດຈາກສາມສ່ວນປະກອບ: resistor (R), inductor (L) ແລະ capacitor (C) ທີ່ຕິດຕໍ່ກັນໃນເຄືອຂ່າຍຊຸດ ຫຼື parallel. ມັນມັກຖືກເອີ້ນວ່າຫມວດ resonant (tuned) ເພາະວ່າ impedance ແລະ ການຕອບສະຫນອງຂອງມັນປ່ຽນແປງໄປຕາມຄວາມໄວແລະຕາມປົກກະຕິແລ້ວຈະສະແດງຜົນກະທົບທີ່ແຮງກ້າໃນความถี่ resonant ສະເພາະທີ່ກໍານົດໂດຍຄ່າຂອງ R, L ແລະ C.
ສ່ວນປະກອບຂອງຫມວດ RLC
ແຕ່ລະສ່ວນມີຜົນກະທົບຕໍ່ຫມວດທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ພ້ອມ ກັນ, ເຂົາ ເຈົ້າ ກໍາ ນົດ ວິ ທີ ທີ່ ພະ ລັງ ຈະ ຖືກ ເກັບ ກໍາ ແລະ ສູນ ເສຍ ໄປ, ຊຶ່ງ ຈະ ຫລໍ່ ຫລອມ ການ ຕອບ ຮັບ ຂອງ ພະ ລັງ, ການ ຫລຸດ ຜ່ອນ ແລະ ການ ຕອບ ຮັບ ຂອງ frequency.
Resistor (R)
resistor ຈໍາກັດກະແສໄຟຟ້າແລະປ່ຽນພະລັງງານໄຟຟ້າໃຫ້ເປັນຄວາມຮ້ອນ. ຄວາມຕ້ານທານຂອງມັນຄົງຢູ່ກັບຄວາມເລື້ອຍໆ, ດັ່ງນັ້ນມັນຈຶ່ງຄວບຄຸມການສູນເສຍພະລັງງານເປັນສ່ວນໃຫຍ່. ໃນຫມວດ RLC, R ກໍານົດ damping (ຄວາມໄວຂອງການສັ່ນສະເທືອນ) ແລະມີຜົນກະທົບຕໍ່ bandwidth - R ທີ່ສູງກວ່າຈະເພີ່ມການສູນເສຍ ແລະ ລົດຄວາມແຈ່ມແຈ້ງຂອງ resonance.
ຕົວອັກສອນ (L)
inductor ເກັບພະລັງງານໄວ້ໃນທົ່ງແມ່ເຫຼັກແລະຕ້ານທານການປ່ຽນແປງຂອງກະແສ. ປະຕິກິລິຍາຂອງມັນເພີ່ມຂຶ້ນຕາມຄວາມໄວ, ດັ່ງນັ້ນມັນຈຶ່ງປິດກັ້ນສັນຍານທີ່ມີความถี่ສູງກວ່າ. ໃນຫມວດ RLC L ແລກປ່ຽນພະລັງງານກັບ C ແລະຊ່ວຍກໍານົດຄວາມໄວຂອງສຽງດັງ.
Capacitor (C)
capacitor ເກັບພະລັງງານໄວ້ໃນທົ່ງໄຟຟ້າແລະຕ້ານທານການປ່ຽນແປງຂອງแรงดัน. ປະຕິກິລິຍາຂອງມັນຫລຸດລົງຕາມความถี่ ດັ່ງນັ້ນມັນຈຶ່ງປິດບັງຄວາມໄວຕໍ່າຫຼາຍກວ່າສູງ. ໃນຫມວດ RLC, C ເຮັດວຽກກັບ L ເພື່ອຕັ້ງ resonance ແລະມີອິດທິພົນຕໍ່ impedance ແລະ phase ໃກ້ກັບຈຸດ resonant.
ວິທີທີ່ຫມວດ RLC ເຮັດວຽກ
ຫມວດ RLC ເຮັດວຽກໂດຍການເຄື່ອນຍ້າຍພະລັງງານໄປມາລະຫວ່າງ capacitor ແລະ inductor. capacitor ເກັບພະລັງງານໄວ້ໃນທົ່ງໄຟຟ້າ, ຈາກນັ້ນປ່ອຍມັນອອກມາເປັນກະແສທີ່ສ້າງທົ່ງແມ່ເຫຼັກໃນ inductor. ເມື່ອ ທົ່ງ ຂອງ inductor ລົ້ມ ລົງ, ມັນ ຈະ ຊຸກ ຍູ້ ກະ ແສ ທີ່ ເຮັດ ໃຫ້ capacitor ມີ polar ກົງ ກັນ ຂ້າມ. ການ ແລກປ່ຽນ ເທື່ອ ແລ້ວ ເທື່ອ ອີກ ນີ້ ສາມາດ ກໍ່ ໃຫ້ ເກີດ ການ ສັ່ນ ສະ ເທືອນ.
ຕ້ານທານບໍ່ໄດ້ເກັບພະລັງງານໄວ້. ມັນເຮັດໃຫ້ພະລັງງານເປັນຄວາມຮ້ອນ ເຊິ່ງລົດປະລິມານພະລັງງານທີ່ມີໃນແຕ່ລະວົງຈອນ. ດ້ວຍ ຄວາມ ຕ້ານ ທານ ຕ່ໍາ, ການ ສັ່ນ ສະ ເທືອນ ຈະ ຄ່ອຍໆ ຫາຍ ໄປ; ດ້ວຍ ຄວາມ ຕ້ານ ທານ ທີ່ ສູງ ກວ່າ, ມັນ ຈະ ຫາຍ ໄປ ໄວ; ແລະເມື່ອມີການຕ້ານທານພຽງພໍ, ຫມວດຈະກັບຄືນສູ່ພຶດຕິກໍາທີ່ຫມັ້ນຄົງໂດຍບໍ່ມີການສັ່ນສະເທືອນ. ການດໍາເນີນງານໂດຍລວມຖືກກໍານົດໂດຍຄວາມໄວຂອງຂໍ້ມູນ, ຄ່າ R, L ແລະ C ແລະພະລັງງານທີ່ສູນເສຍໄປໃນຫມວດ.
ປະເພດຂອງຫມວດ RLC
ຫມວດ RLC Series
ໃນຫມວດ RLC series resistor (R), inductor (L) ແລະ capacitor (C) ຕິດຕໍ່ກັນໃນເສັ້ນທາງດຽວ ດັ່ງນັ້ນກະແສດຽວກັນຈະໄຫຼຜ່ານທັງສາມສ່ວນ. ເມື່ອຄວາມໄວປ່ຽນແປງ, reactance ωLຂອງ inductor ຈະເພີ່ມຂຶ້ນໃນຂະນະທີ່ reactance ຂອງ capacitor 1/ωCຫລຸດລົງ, ຊຶ່ງເຮັດໃຫ້ impedance ທັງຫມົດປ່ຽນແປງ.
ໃນ resonance, reactance inductive ແລະ capacitive ຈະເທົ່າກັນ ωL=1/ωC, ດັ່ງນັ້ນພວກມັນຈຶ່ງທໍາລາຍກັນ. ສິ່ງ ນີ້ ເຮັດ ໃຫ້ impedance ຂອງ ຫມວດ ມີ ຄຸນຄ່າ ຕ່ໍາ ທີ່ ສຸດ, ສ່ວນ ໃຫຍ່ ຖືກ ກໍານົດ ໂດຍ resistor. ເພາະ impedance ຕ່ໍາ ທີ່ ສຸດ ໃນ resonance, ຫມວດ ຈະ ດຶງ ເອົາ ກະ ແສ ສູງ ສຸດ ຂອງ ມັນ ໃນ frequency ນັ້ນ.
ຫມວດ Series RLC ມັກໃຊ້ສໍາລັບການຕອງ band-pass ແລະ ການເລືອກความถี่ ເພາະມັນຕອບສະຫນອງຢ່າງແຮງກ້າຕໍ່ສັນຍານທີ່ຢູ່ໃກ້ໆກັບຄວາມໄວຂອງ resonant ໃນຂະນະທີ່ລົດການຕອບສະຫນອງຈາກມັນ.
ຫມວດ RLC ຄຽງຄູ່ກັນ
ໃນຫມວດ RLC ຄຽງຄູ່ກັນ, resistor, inductor ແລະ capacitor ຕິດຕໍ່ກັນໃນສອງ node ດຽວກັນ, ດັ່ງນັ້ນທັງຫມົດຈຶ່ງແບ່ງປັນแรงดันດຽວກັນ. ກະແສທັງຫມົດຈາກແຫຼ່ງຈະແຍກອອກຕາມສາຂາ ແລະປະລິມານໃນແຕ່ລະສາຂາຂຶ້ນຢູ່ກັບຄວາມໄວແລະປະຕິກິລິຍາຂອງແຕ່ລະສ່ວນ.
ໃນ resonance, ຜົນ ສະທ້ອນ ຂອງ inductive ແລະ capacitive ຈະ ຍົກເລີກ ໃນ ດ້ານ ການ ຍອມຮັບ (ກົງກັນຂ້າມ ຂອງ impedance). ການຍົກເລີກນີ້ເຮັດໃຫ້ impedance ລວມຂອງຫມວດສູງສຸດ ຫມາຍຄວາມວ່າຫມວດດຶງເອົາກະແສແຫຼ່ງທີ່ຕ່ໍາທີ່ສຸດທີ່ความถี่ resonant ເຖິງແມ່ນວ່າກະແສສາຂາຍັງສາມາດຫມູນວຽນລະຫວ່າງ L ແລະ C ໄດ້.
ຫມວດ RLC ແບບຄຽງຄູ່ກັນມັກໃຊ້ສໍາລັບການປະຕິເສດຄວາມໄວແລະການຕອງ notch ເພາະມັນລົດກະແສແຫຼ່ງທີ່ເລືອກແລະສາມາດເຮັດໃຫ້ສັນຍານອ້ອມຮອບຈຸດ resonance ນັ້ນອ່ອນແອລົງ.
ລັກສະນະຂອງຫມວດ RLC
Resonance ເປັນຄຸນສົມບັດທີ່ສໍາຄັນທີ່ສຸດຂອງຫມວດ RLC. ມັນເກີດຂຶ້ນເມື່ອປະຕິກິລິຍາ inductive ເທົ່າກັບ capacitive reactance:
ω₀ = 1 / √LC
ໃນ ສຽງ ດັງ:
• Inductive reactance ເທົ່າກັບ capacitive reactance
• ຜົນກະທົບທີ່ມີປະຕິກິລິຍາຍົກເລີກ
• ການແລກປ່ຽນພະລັງງານລະຫວ່າງ L ແລະ C ມີປະສິດທິພາບສູງສຸດ
ໃນຫມວດ series RLC, impedance ແມ່ນຕ່ໍາທີ່ສຸດທີ່ resonance, ດັ່ງນັ້ນກະແສຈຶ່ງສູງສຸດ.
ໃນຫມວດ RLC ຄຽງຄູ່ກັນ, impedance ສູງສຸດທີ່ resonance, ດັ່ງນັ້ນກະແສແຫຼ່ງຈຶ່ງຕ່ໍາທີ່ສຸດ.
ການໃຊ້ Resonance
Resonance ເຮັດໃຫ້:
• ການເລືອກความถี่
• ການຕອງ band-pass ແລະ band-stop
• ການຂະຫຍາຍแรงดันໃນລະບົບ high-Q
• ການจับคู่ Impedance
• ການຖ່າຍທອດພະລັງງານທີ່ມີປະສິດທິພາບ
• Oscillator stabilization
ພຶດຕິກໍາການຫລຸດຜ່ອນ ແລະ ການສັ່ນສະເທືອນ
ການຫລຸດຜ່ອນບັນຍາຍເຖິງຄວາມໄວຂອງການສັ່ນສະເທືອນເນື່ອງຈາກການຕ້ານທານ. ໃນຂະນະທີ່ resonance ກໍານົດຄວາມໄວຕາມທໍາມະຊາດ, ຄວາມຕ້ານທານຈະກໍານົດວ່າການຕອບສະຫນອງຈະແຈ່ມແຈ້ງຫຼືກວ້າງຂວາງສໍ່າໃດ.
ເງື່ອນໄຂການຫລຸດຜ່ອນສາມຢ່າງ:
• Underdamped – ການສັ່ນສະເທືອນຄ່ອຍໆຫລຸດລົງ
• Critical damped – ກັບຄືນສູ່ສະພາບທີ່ຫມັ້ນຄົງໄວທີ່ສຸດໂດຍບໍ່ມີການສັ່ນສະເທືອນ
• Overdamped – ການຕອບສະຫນອງຊ້າໆໂດຍບໍ່ມີການສັ່ນສະເທືອນ
ອັດຕາການຫລຸດຜ່ອນ (ζ) ກໍານົດວ່າສະພາບໃດເກີດຂຶ້ນ.
ການຕ້ານທານຄວບຄຸມການຫລຸດຜ່ອນໂດຍກົງ:
• ຄວາມ ຕ້ານ ທານ ທີ່ ສູງ → ການ ຫລຸດ → ຂອບ ເຂດ ທີ່ ກວ້າງ ຂວາງ
• ຄວາມ ຕ້ານ ທານ ທີ່ ຕ່ໍາ ກວ່າ → ການ ຫລຸດ ຫນ້ອຍ ລົງ → ສຽງ ດັງ ທີ່ ແຈ່ມ ແຈ້ງ ກວ່າ
RLC Circuit Derived Parameters
Bandwidth
Bandwidth ແມ່ນຂອບເຂດຂອງความถี่ທີ່ຫມວດຕອບສະຫນອງຢ່າງມີປະສິດທິພາບ. ມັນ ຖືກ ວັດ ແທກ ລະ ຫວ່າງ ຈຸດ ຕັດ ບ່ອນ ທີ່ ພະ ລັງ ຫລຸດ ລົງ ເຖິງ ເຄິ່ງ ຫນຶ່ງ ຂອງ ຄຸນ ຄ່າ resonant ຂອງ ມັນ.
• ການຫລຸດຜ່ອນສູງ → bandwidth ທີ່ກວ້າງຂວາງ
• Low damping → ແຄບ bandwidth
Bandwidth ເປັນປັດໄຈສໍາຄັນໃນການອອກແບບເຄື່ອງຕອງ.
Q-ປັດໄຈ
Q-factor ວັດແທກວ່າຫມວດເກັບພະລັງງານໄວ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບເມື່ອສົມທຽບກັບພະລັງງານທີ່ສູນເສຍໄປຕໍ່ວົງຈອນ.
Q ສູງ:
• ການຕອບສະຫນອງความถี่ແຄບ
• ການສູນເສຍພະລັງງານຕໍ່າ
• Sharp resonance peak
Q ຕ່ໍາ:
• ການຕອບສະຫນອງຄວາມໄວທີ່ກວ້າງຂວາງ
• ການສູນເສຍພະລັງງານສູງກວ່າ
• ໂຄງການຕອບສະຫນອງທີ່ກວ້າງຂວາງ
Q-factor ຖືກໃຊ້ໃນຫມວດ RF ແລະ oscillator.
ການວິເຄາະທາງດ້ານຄະນິດສາດ RLC Circuit
ໃນການວິເຄາະ AC, ຫມວດ RLC ຖືກອະທິບາຍໂດຍໃຊ້ impedance, ຊຶ່ງຂຶ້ນຢູ່ກັບຄວາມໄວ.
Series RLC impedance:
Z = R + j(ωL − 1/ωC)
ຂະຫນາດ Impedance:
| Z | = √(R² + (ωL − 1/ωC)²) | |
|---|---|---|
| Resonance (series): | ||
| • ເກີດຂຶ້ນເມື່ອ ωL = 1/ωC ດັ່ງນັ້ນ ເງື່ອນໄຂປະຕິກິລິຍາຈຶ່ງຍົກເລີກ. | ||
| • ໃນ ຈຸດ ນັ້ນ, Z ≈ R, ສະ ນັ້ນ ກະ ແສ ແມ່ນ ສູງ ສຸດ. | ||
| ຮູບແບບຂອບເຂດເວລາ (ຊຸດ): | ||
| L(d²i/dt²) + R(di/dt) + (1/C)i = v(t) | ||
| ສົມມຸດນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຫມວດເປັນລໍາດັບທີສອງ. ຄ່າຂອງ R, L ແລະ C ຕັ້ງໄວ້: | ||
| • frequency ທໍາ ມະ ຊາດ (resonance), | ||
| • ການສັ່ນສະເທືອນໄວປານໃດ (damping), | ||
| • ແລະຄວາມແຈ່ມແຈ້ງຂອງຈອມພູ (Q ແລະ bandwidth). | ||
| ເມື່ອຫມວດ RLC ມີໄຟຟ້າ, ມັນຈະບໍ່ບັນລຸການດໍາເນີນງານທີ່ຫມັ້ນຄົງທັນທີ. ພຶດຕິກໍາທໍາອິດເອີ້ນວ່າການຕອບສະຫນອງຊົ່ວຄາວ, ບ່ອນທີ່แรงดันແລະກະແສອາດສັ່ນສະເທືອນຫຼືເສື່ອມໂຊມ. ຫຼັງຈາກໄລຍະເວລານີ້ ຫມວດຈະເຂົ້າສູ່ການຕອບສະຫນອງໃນສະພາບທີ່ຫມັ້ນຄົງ ເຊິ່ງສັນຍານຈະຫມັ້ນຄົງແລະຄາດການໄດ້. ການເຂົ້າໃຈຄໍາຕອບທັງສອງຊ່ວຍອະທິບາຍວ່າຫມວດ RLC ປະພຶດແນວໃດເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ. | ||
| ປະເພດ | ການຕອບສະຫນອງຊົ່ວຄາວ | ການຕອບສະຫນອງໃນສະພາບທີ່ຫມັ້ນຄົງ |
| ຄໍານິຍາມ | ເກີດຂຶ້ນທັນທີຫຼັງຈາກປ່ຽນຫຼືປ່ຽນຂໍ້ມູນຢ່າງກະທັນຫັນ | ເກີດຂຶ້ນຫຼັງຈາກຜົນກະທົບຊົ່ວຄາວຫາຍໄປ |
| ພຶດຕິກໍາພະລັງງານ | ການປ່ຽນແປງພະລັງງານລະຫວ່າງ L ແລະ C | ການແລກປ່ຽນພະລັງງານຈະມີຄວາມຫມັ້ນຄົງ ແລະ ເປັນໄລຍະ |
| ການສັ່ນສະເທືອນ | ການສັ່ນສະເທືອນໂດຍອາໄສການຕ້ານທານ | ບໍ່ມີການສັ່ນສະເທືອນທີ່ເສື່ອມໂຊມ |
| ພຶດຕິກໍາຜົນອອກ | ອາດເກີດສຽງດັງເກີນໄປ | ຜົນອອກສອດຄ່ອງກັບຄວາມໄວຂອງอินพุต |
| ການເພິ່ງພາອາໄສ | ການຕອບສະຫນອງຂຶ້ນຢູ່ກັບອັດຕາການຫລຸດຜ່ອນ | ຂອບເຂດແລະໄລຍະຂຶ້ນຢູ່ກັບ impedance |
| ພຶດຕິກໍາความถี่ | ການຕອບສະຫນອງເລື້ອຍໆຍັງບໍ່ຫມັ້ນຄົງ | ການຕອບສະຫນອງຄວາມໄວຫມັ້ນຄົງ |
| ຜົນກະທົບຂອງລະບົບ | ມີຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງລະບົບໂດຍລວມ | ກໍານົດພຶດຕິກໍາການຕອງ |
ການນໍາໃຊ້ຫມວດ RLC
• ການປັບ RF ໃນເຄື່ອງສົ່ງແລະຜູ້ຮັບ – ຊ່ວຍເລືອກຊ່ອງຫນຶ່ງຫຼືຂອບເຂດความถี่ໃນຂະນະທີ່ປະຕິເສດສັນຍານທີ່ຢູ່ໃກ້ໆ.
• Low-pass, high-pass, band-pass ແລະ band-stop filters – ຮູບຮ່າງເນື້ອໃນຂອງความถี่ໃນເສັ້ນທາງສັນຍານເຊັ່ນ ການກໍາຈັດສຽງດັງຫຼືການແຍກສາຍທີ່ເປັນປະໂຫຍດ.
• Oscillator frequency networks – ຕັ້ງ ຫຼື ເຮັດໃຫ້ frequency ດໍາເນີນງານຫມັ້ນຄົງໃນຫມວດທີ່ສ້າງຄື້ນຊ້ໍາອີກ.
• Impedance matching – ຫລຸດຜ່ອນການສະທ້ອນຂອງສັນຍານ ແລະ ປັບປຸງການຖ່າຍທອດພະລັງງານລະຫວ່າງຂັ້ນຕອນ, antenna ຫຼື loads.
• Power supply ripple filtering – Smooth AC ripple ແລະ switching noise ເພື່ອປັບປຸງຄຸນນະພາບຂອງຜົນຜະລິດ DC.
• ລະບົບຄວາມຮ້ອນ induction – ໃຊ້ກະແສໄຟຟ້າເພື່ອສົ່ງພະລັງງານຢ່າງມີປະສິດທິພາບເຂົ້າໄປໃນ coil ແລະ ວັດສະດຸທີ່ນໍາຄວາມຮ້ອນ.
ການພິຈາລະນາການອອກແບບສໍາລັບຫມວດ RLC
ຫມວດ RLC ທີ່ແທ້ຈິງບໍ່ໄດ້ປະພຶດຄືກັບແບບຢ່າງໃນປຶ້ມບົດຮຽນ ເພາະສ່ວນປະກອບແລະແບບແຜນທີ່ແທ້ຈິງເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍແລະການປ່ຽນແປງຄຸນຄ່າເລັກນ້ອຍ. ຜົນກະທົບເຫຼົ່ານີ້ສາມາດປ່ຽນແປງການເລືອກ, ຫລຸດຜ່ອນການເລືອກ ແລະ ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມແຕກຕ່າງທາງດ້ານການດໍາເນີນງານ, ເຮັດໃຫ້ການອອກແບບຢ່າງລະມັດລະວັງມີຄວາມສໍາຄັນເທົ່າກັບຄ່າ R, L ແລະ C ທີ່ເລືອກ.
• ຄວາມອົດທົນຂອງສ່ວນປະກອບ: ທຸກໆ resistor, inductor ແລະ capacitor ມີຄວາມອົດທົນ, ຫມາຍຄວາມວ່າຄຸນຄ່າທີ່ແທ້ຈິງຂອງມັນອາດສູງກວ່າຫຼືຕ່ໍາກວ່າລາຍຊື່ຂອງມັນຫນ້ອຍຫນຶ່ງ. ແມ່ນ ແຕ່ ການ ປ່ຽນ ແປງ ເລັກ ນ້ອຍ ໃນ R, L ຫລື C ກໍ ສາມາດ ເຄື່ອນ ຍ້າຍ frequency resonant ແລະ ປ່ຽນ bandwidth ໄດ້, ໂດຍ ສະ ເພາະ ໃນ ການ ອອກ ແບບ Q ທີ່ ສູງ ກວ່າ ບ່ອນ ທີ່ ການ ຕອບ ຮັບ ມີ ຄວາມ ຮູ້ສຶກ ໄວ ກວ່າ.
• ຜົນກະທົບຂອງກາຝາກ: Inductors ລວມເຖິງຄວາມຕ້ານທານພາຍໃນ ແລະ capacitors ລວມເຖິງຄວາມຕ້ານທານຊຸດທີ່ເທົ່າທຽມກັນ (ESR) ເຊິ່ງທັງສອງນີ້ເພີ່ມການສູນເສຍເພີ່ມເຕີມໃຫ້ກັບຫມວດ. ນອກ ເຫນືອ ຈາກ ນັ້ນ, ຮອຍ PCB ແລະ ສ່ວນ ປະກອບ ຈະ ສ້າງ inductance ແລະ capacitance ທີ່ ຫລົງ ທາງ ຊຶ່ງ ເພີ່ມ ທະວີ ໃຫ້ ແກ່ ຄຸນຄ່າ ທີ່ ຕັ້ງ ໃຈ ຢ່າງ ມີ ປະສິດທິພາບ. ກາຝາກເຫຼົ່ານີ້ເຮັດໃຫ້ປັດໄຈ Q ຫລຸດລົງແລະສາມາດບິດເບືອນການຕອບສະຫນອງຂອງความถี่ທີ່ຄາດຫມາຍໄວ້ໂດຍສະເພາະແມ່ນການຕອບສະຫນອງໃກ້ໆ.
• ອຸນຫະພູມທີ່ເຄື່ອນເຫນັງ: ຄ່າຂອງສ່ວນປະກອບສາມາດປ່ຽນແປງໄດ້ເມື່ອອຸນຫະພູມປ່ຽນແປງ, ຊຶ່ງສາມາດປ່ຽນແປງຄວາມໄວຂອງ resonant ແລະ damping ຢ່າງຊ້າໆເມື່ອເວລາຜ່ານໄປ. ຖ້າຫມວດຕ້ອງຫມັ້ນຄົງໃນຂອບເຂດອຸນຫະພູມທີ່ກວ້າງຂວາງ, ສ່ວນຕ່າງໆທີ່ມີຄຸນລັກສະນະຂອງອຸນຫະພູມດີກວ່າແລະແບບແຜນທີ່ຫລຸດຜ່ອນຄວາມຮ້ອນຂອງຕົວເອງຈະມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍຂຶ້ນ.
• ການສູນເສຍພະລັງງານ: Resistors ປ່ຽນພະລັງງານໄຟຟ້າເປັນຄວາມຮ້ອນ, ດັ່ງນັ້ນມັນຕ້ອງຖືກໃຫ້ຄະແນນເພື່ອຮັບມືກັບພະລັງງານທີ່ຄາດຫມາຍໂດຍບໍ່ຮ້ອນເກີນໄປ. ຄວາມຮ້ອນເກີນໄປສາມາດປ່ຽນແປງຄວາມຕ້ານທານ, ມີຜົນກະທົບຕໍ່ສ່ວນປະກອບທີ່ຢູ່ໃກ້ໆ ແລະ ລົດຄວາມໄວ້ວາງໃຈໄດ້, ດັ່ງນັ້ນ ຄວນຄໍານຶງເຖິງຂອບເຂດຂອງພະລັງງານ ແລະ ເສັ້ນທາງຄວາມຮ້ອນໃນລະຫວ່າງການເລືອກ.
• ຜົນກະທົບທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ: ໃນความถี่ທີ່ສູງກວ່າ, ຜົນກະທົບຂອງຜິວຫນັງຈະເພີ່ມຄວາມຕ້ານທານທີ່ມີປະສິດທິພາບຂອງຕົວນໍາ, ຊຶ່ງເພີ່ມການສູນເສຍ ແລະ ລົດ Q. ຄວາມສາມາດທີ່ຫລົງ ທາງ ແລະ inductance ກໍມີອິດທິພົນຫຼາຍຂຶ້ນ, ຫມາຍຄວາມວ່າລາຍລະອຽດຂອງໂຄງສ້າງນ້ອຍໆສາມາດປ່ຽນແປງຜົນໄດ້. ການເດີນທາງຢ່າງລະມັດລະວັງ, ການເຊື່ອມຕໍ່ສັ້ນໆ, ການເຊື່ອມຕໍ່ທີ່ຫມັ້ນຄົງ ແລະ ການເລືອກສ່ວນປະກອບທີ່ເຫມາະສົມຈະຊ່ວຍໃຫ້ການປະພຶດຂອງຫມວດສາມາດຄາດການໄດ້.
ການປຽບທຽບຫມວດ RLC vs RC ແລະ RL
| ປະເພດຫມວດ | ລະບຽບລະບົບ | ສຽງ ດັງ | ຫນ້າທີ່ທໍາມະດາ | ພຶດຕິກໍາความถี่ |
|---|---|---|---|---|
| ຫມວດ RC | ລະບົບລໍາດັບທໍາອິດ | ບໍ່ມີສຽງດັງ | ໃຊ້ສໍາລັບເວລາແລະການຕອງແບບງ່າຍໆ | ໃຫ້ການຕອງຂັ້ນພື້ນຖານ low-pass ຫຼື high-pass |
| ຫມວດ RL | ລະບົບລໍາດັບທໍາອິດ | ບໍ່ມີສຽງດັງ | ໃຊ້ສໍາລັບຮູບຮ່າງປະຈຸບັນ | ຄວບຄຸມຄຸນລັກສະນະການລຸກຂຶ້ນແລະການເສື່ອມໂຊມໃນປະຈຸບັນ |
| ຫມວດ RLC | ລະບົບຊັ້ນທີສອງ | ການສະແດງ resonance | ໃຊ້ສໍາລັບການຕອງຄວາມໄວທີ່ເລືອກ | ສາມາດສ້າງການຕອບສະຫນອງສູງສຸດ ຫຼື ຮອຍສູງ ແລະ ສະຫນັບສະຫນູນການດໍາເນີນງານ high-Q narrow-band |
ການທົດລອງ ແລະ ການວິເຄາະຫມວດ RLC
ການທົດສອບທີ່ຖືກຕ້ອງຂອງຫມວດ RLC ແມ່ນຂຶ້ນຢູ່ກັບການວັດແທກເຂດເວລາແລະຂອບເຂດความถี่. Oscilloscopes ແລະ ເຄື່ອງວິເຄາະ spectrum (ຫຼືສັນຍານ) ຊ່ວຍກັນແລະກັນໂດຍເປີດເຜີຍພຶດຕິກໍາຂອງຫມວດພາຍໃຕ້ເງື່ອນໄຂການດໍາເນີນງານທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.
• Spectrum Analyzers: Spectrum analyzer ວັດແທກຂອບເຂດຂອງສັນຍານເມື່ອສົມທຽບກັບຄວາມໄວໃນຂອບເຂດທີ່ກໍານົດໄວ້. ທັດສະນະ frequency-domain ນີ້ເປັນປະໂຫຍດສໍາລັບການປະເມີນ resonance, bandwidth ແລະ harmonic content. ໂດຍການກວາດຄວາມໄວຂອງຂໍ້ມູນແລະສັງເກດການຕອບສະຫນອງ, ທ່ານສາມາດກໍານົດຄວາມໄວຂອງຄວາມໄວຂອງສຽງດັງ, bandwidth −3 dB ແລະ ປັດໄຈຄຸນນະພາບ (Q). ການວິເຄາະ spectrum ຍັງຊ່ວຍລະບຸການຕອບສະຫນອງສູງສຸດ, ຜົນກະທົບຂອງການຫລຸດຜ່ອນ ແລະ ສ່ວນປະກອບຂອງความถี่ທີ່ບໍ່ໄດ້ຕັ້ງໃຈ.
• Oscilloscopes: Oscilloscopes ສະແດງแรงดันເມື່ອທຽບກັບເວລາ, ເຮັດໃຫ້ສາມາດສັງເກດເຫັນລາຍລະອຽດຂອງພຶດຕິກໍາຊົ່ວຄາວແລະສະພາບທີ່ຫມັ້ນຄົງ. ມັນ ຖືກ ໃຊ້ ເພື່ອ ປະ ເມີນ ຮູບ ຮ່າງ ຂອງ ຄື້ນ, ຄວາມ ສໍາພັນ ຂອງ phase, ເວລາ ລຸກຂຶ້ນ ແລະ ເສື່ອມ ໂຊມ, ແລະ overshoot ໃນ ລະບົບ underdamped. ການວັດແທກຂອບເຂດເວລາອະນຸຍາດໃຫ້ຄິດໄລ່ອັດຕາການຫລຸດລົງ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງເວລາ ແລະ ຄວາມໄວຕາມທໍາມະຊາດໂດຍການສັງເກດເບິ່ງການເສື່ອມໂຊມແລະການຕອບສະຫນອງຂອງການສັ່ນສະເທືອນ.
ການສະຫລຸບ
ຫມວດ RLC ສະແດງໃຫ້ເຫັນວິທີທີ່ຄວາມຕ້ານທານ, inductance ແລະ capacitance ມີປະຕິກິລິຍາຕໍ່ກັນເພື່ອຫລໍ່ຫຼອມພຶດຕິກໍາທາງໄຟຟ້າ. Resonance ກໍານົດ frequency ທໍາ ມະ ຊາດ, ໃນ ຂະນະ ທີ່ damping ຄວບ ຄຸມ ການ ຕອບ ຮັບ ຂອງ ຫມວດ ຢູ່ ອ້ອມ ຮອບ ຈຸດ ນັ້ນ. parameter ເຊັ່ນ bandwidth ແລະ Q-factor ກໍານົດຂໍ້ຈໍາກັດດ້ານປະສິດທິພາບໃນການອອກແບບທີ່ໃຊ້ການໄດ້. ໂດຍການວິເຄາະທັງພຶດຕິກໍາຊົ່ວຄາວແລະສະພາບທີ່ຫມັ້ນຄົງ ແລະຄໍານຶງເຖິງຜົນກະທົບຂອງສ່ວນປະກອບທີ່ແທ້ຈິງ ຫມວດ RLC ສາມາດຖືກອອກແບບ, ທົດສອບ ແລະ ນໍາໃຊ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງໃນລະບົບເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ກວ້າງຂວາງ.
ຄໍາຖາມທີ່ຖາມເລື້ອຍໆ [FAQ]
ເຈົ້າຄິດໄລ່ຄວາມໄວຂອງຫມວດ RLC ແນວໃດ?
ຄວາມໄວຂອງສຽງດັງຖືກຄິດໄລ່ໂດຍໃຊ້ແບບແຜນ: f₀ = 1 / (2π√LC). ມີພຽງແຕ່ຕົວອັກສອນ (L) ແລະ capacitor (C) ເທົ່ານັ້ນທີ່ກໍານົດຄວາມໄວຂອງ resonant. ຄວາມຕ້ານທານມີຜົນກະທົບຕໍ່ການຫລຸດຜ່ອນ ແລະ bandwidth ແຕ່ບໍ່ປ່ຽນແປງຄຸນຄ່າຂອງຄວາມໄວຂອງສຽງດັງໃນອຸດົມຄະຕິ.
ຈະເກີດຫຍັງຂຶ້ນຖ້າຄວາມຕ້ານທານໃນຫມວດ RLC ສູງເກີນໄປ?
ຄວາມຕ້ານທານສູງຈະເພີ່ມການຫລຸດຜ່ອນ, ຊຶ່ງຫລຸດຜ່ອນ Q-factor ແລະ ຂະຫຍາຍຂອບເຂດ. ສິ່ງ ນີ້ ຈະ ຫລຸດ ການ ຕອບ ຮັບ ທີ່ ສູງ ສຸດ ໃນ resonance ແລະ ສາມາດ ກໍາຈັດ ການ ສັ່ນ ສະ ເທືອນ ໃນ ເຂດ ເວລາ. ຄວາມຕ້ານທານຫຼາຍເກີນໄປເຮັດໃຫ້ການເລືອກความถี่ອ່ອນແອແລະລົດປະສິດທິພາບຂອງພະລັງງານ.
ຄວາມອົດທົນຂອງສ່ວນປະກອບມີຜົນກະທົບແນວໃດຕໍ່ປະສິດທິພາບຂອງຫມວດ RLC?
ຄວາມອົດທົນຂອງສ່ວນປະກອບປ່ຽນຄວາມໄວແລະຂອບເຂດທີ່ແທ້ຈິງອອກຈາກຄ່າທີ່ຄິດໄລ່. ການປ່ຽນແປງເລັກນ້ອຍຂອງ inductance ຫຼື capacitance ສາມາດປ່ຽນແປງຫມວດ narrow-band ຫຼື high-Q ໄດ້ຢ່າງໃຫຍ່ຫຼວງ. ສ່ວນປະກອບທີ່ຖືກຕ້ອງຈະປັບປຸງຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະຄວາມຊ້ໍາອີກໃນລະບົບທີ່ປັບປ່ຽນ.
ເປັນຫຍັງ Q-factor ຈຶ່ງສໍາຄັນໃນການອອກແບບເຄື່ອງຕອງ ແລະ RF?
Q-factor ກໍານົດ ວ່າ ການ ຕອບ ຮັບ ຂອງ frequency ນັ້ນ ແຈ່ມ ແຈ້ງ ແລະ ເລືອກ ຫລາຍ ຂະຫນາດ ໃດ. Q ທີ່ສູງກວ່າໃຫ້ຂອບເຂດແຄບແລະສຽງດັງທີ່ແຂງແຮງກວ່າ, ປັບປຸງການຈໍາແນກความถี่. Q ທີ່ຕ່ໍາກວ່າຈະສ້າງການຕອບສະຫນອງທີ່ກວ້າງຂວາງພ້ອມກັບການເລືອກຫນ້ອຍລົງ ແຕ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຫຼາຍຂຶ້ນ.
ເຈົ້າຈະເລືອກລະຫວ່າງຫມວດ series ແລະ parallel RLC ແນວໃດ?
ເລືອກຫມວດ RLC series ເມື່ອຈໍາເປັນຕ້ອງມີກະແສສູງສຸດທີ່ resonance ເຊັ່ນ: ໃນການກວດສອບ band-pass. ເລືອກຫມວດ RLC ຄຽງຄູ່ກັນເມື່ອຕ້ອງການ impedance ສູງທີ່ resonance ເຊັ່ນ: ໃນໂປຣແກຣມການຕອງ notch ຫຼື frequency rejection.
