تتميز الدوائر ذات العناصر L وC بخصائص خاصة نظرًا لخصائص ترددها (مثل التردد Vs والتيار والجهد والممانعة)، والتي قد يكون لها قيم دنيا أو قصوى كبيرة عند ترددات محددة. تتضمن تطبيقات هذه الدوائر بشكل أساسي أجهزة الإرسال وأجهزة استقبال الراديو وأجهزة استقبال التلفزيون. لنأخذ بعين الاعتبار دائرة LC حيث يتم توصيل المكثفات والمحاثات على التوالي على مصدر الطاقة، ويكون توصيل الدائرة له خاصية فريدة تتمثل في الرنين عند تردد محدد يسمى تردد الرنين. تتناول هذه المقالة ماهية دائرة LC، والعملية التوافقية لدوائر LC البسيطة والمتوازية.
ما هي دائرة LC؟
دائرة LC، والمعروفة أيضًا بدائرة تخزين الطاقة أو دائرة الضبط أو دائرة الرنين، هي دائرة تتكون من محث مدمج في مكثف يمثله الحرف "C" ومتصل معًا بالحرف "L". تُستخدم هذه الدوائر لتوليد إشارات ذات ترددات محددة أو استقبال إشارات من إشارات مركبة ذات ترددات محددة. تعد دائرة LC مكونًا إلكترونيًا أساسيًا في الأجهزة الإلكترونية المختلفة، خاصة في الأجهزة اللاسلكية مثل المولفات والمرشحات والخلاطات والمذبذبات. تتمثل الوظيفة الرئيسية لدائرة LC عادةً في التأرجح بأقل قدر من التخميد.
رنين دائرة السلسلة LC
في أسلسلة الرنانةتكوين دائرة LC، المكثف "C" والمحث "L" متصلان على التوالي، كما هو موضح في الدائرة التالية. مجموع الفولتية عبر المكثف والمحرِّض هو مجموع الفولتية الإجمالية عبر أطراف الدائرة المفتوحة. التيار في دائرة LC + محطة Ve يساوي التيار عبر المحث (L) والمكثف (C) v=v L+v C, i=i L=i C
عندما تزداد سعة المفاعلة المستحثة "XL"، يزداد التردد أيضًا. وبالمثل، عندما تنخفض قيمة مفاعلة المكثف "XC"، ينخفض التردد أيضًا.
رنين دائرة السلسلة LC
عند تردد محدد، مفاعلتان XL وXC لهما نفس المقدار ولكن بإشارات متضادة، لذلك يسمى هذا التردد بتردد الرنين، ويمثله دائرة LC.
لذلك، في الرنين
X L = -X C
ωL= 1 /ωC
ω=ω0= 1 /√LC
وهذا ما يسمى التردد الزاوي الرنيني للدائرة. تحويل التردد الزاوي إلى تردد باستخدام الصيغة التالية
و0 =ω0/2π√LC
في أسلسلة الرنانةتكوين دائرة LC، الرنينان XC و XL يلغي كل منهما الآخر. في المكونات العملية وليس المثالية، يكون تدفق التيار عادةً معاكسًا لمقاومة ملف الملف. ولذلك، فإن التيار الواصل إلى الدائرة يصل إلى الحد الأقصى أثناء الرنين.
تعريف دائرة الاستقبال هو أنه عندما يكون الحد الأقصى لـ Lt f و f0، تكون ممانعة الدائرة عند الحد الأدنى.
ل ف
ل ف
رنين دائرة LC الموازية
في تكوين دائرة LC على التوازي، يتم توصيل المكثف "C" والمحث "L" على التوازي، كما هو موضح في الشكل التالي. مجموع الفولتية عبر المكثف والمحرِّض هو مجموع الفولتية الإجمالية عبر أطراف الدائرة المفتوحة. التيار في دائرة LC + طرف Ve يساوي التيار المار عبر المحث (L) والمكثف (C)
v = v L = v C
أنا=IL +IC
دع المقاومة الداخلية للملف تكون "R". عند حدوث رنينين XC وXL، تكون تيارات الفرع التفاعلي متماثلة ومتعاكسة، لذا فإنها تلغي بعضها البعض لتوفير الحد الأدنى من التيار على سلك المفتاح. عندما يتم تقليل إجمالي التيار في هذه الحالة، يتم تعظيم الممانعة الإجمالية، ويتم الحصول على تردد الرنين بالمعادلة التالية
f0 =ω0/2π= 1 /2π√LC
لاحظ أنه أثناء الرنين، فإن تيار أي فرع متفاعل ليس هو الحد الأدنى. لكن يتم إعطاء تيار كل فرع تفاعلي بشكل منفصل عن طريق فصل الجهد التفاعلي "V" عن الجهد التفاعلي "Z".
رنين دائرة LC الموازية
لذلك، وفقًا لقانون أوم، I=V/Z
يمكن تعريف الدائرة الكابتة على النحو التالي: عندما يكون تيار الخط عند الحد الأدنى وتكون الممانعة الإجمالية عند الحد الأقصى عند f0، تكون الدائرة تحريضية أقل من f0، وسعوية أعلى من f0.