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什么是共振頻率？
什么是諧振頻率，它有什么作用？雖然糟糕的唱歌技巧不太可能打碎玻璃，但產(chǎn)生的聲音等于玻璃的共振頻率。至少，那是我從高中物理課上回憶起的。隨著(zhù)時(shí)間的流逝，我還發(fā)現共振頻率不僅與玻璃破碎有關(guān)，而且還是某些電子設備工作原理的重要原理。
什么是共振頻率？
共振頻率是介質(zhì)以最高振幅振動(dòng)的固有頻率
為什么玻璃在暴露于聲音時(shí)會(huì )破碎？聲波是引起分子振動(dòng)的聲波。當從光源投射時(shí)，振動(dòng)會(huì )通過(guò)空氣傳播到玻璃的物理結構上。如果聲音的聲頻與玻璃的固有頻率匹配，則后者會(huì )開(kāi)始以更大的振幅振動(dòng)，從而有可能破壞其結構。
換句話(huà)說(shuō)，以共振頻率振動(dòng)時(shí)，玻璃可能會(huì )破裂。共振頻率也可以定義為物體傾向于以較高振幅振動(dòng)的固有頻率。例如，如果來(lái)自車(chē)輛的集體振動(dòng)力導致橋梁以其頻率振動(dòng)，您可能會(huì )感覺(jué)到橋梁“搖晃” 。
諧振頻率一詞在電子設計中也很常見(jiàn)，盡管它不如碎玻璃或劇烈搖晃的橋那么引人注目。
電子電路中的諧振頻率
當電路在特定頻率下表現出最大的振蕩響應時(shí)，表示電子設備中的諧振頻率。對于由電感器和電容器組成的電路，這是可以觀(guān)察到的。
為了更好地理解什么是共振頻率及其在電子設備中的作用，讓我們看一下由交流電源驅動(dòng)的串聯(lián)RLC電路。眾所周知，電容和電感的電抗值隨頻率而變化。電容電抗由方程X c = 1 /（2?fC）定義，而電感電抗由方程X L = 2?fL給出。
整個(gè)頻率上的感抗和容抗的關(guān)系
當在圖表上繪制時(shí)，在特定頻率下，減小的電容電抗將與增加的電感電抗交叉。兩個(gè)參數重疊的頻率稱(chēng)為RLC電路的諧振頻率。因此，可以通過(guò)以下方式表示電容和電感的相等值來(lái)得出諧振頻率：
X L = X C
2?fL = 1 /（2?fC）
f r = 1 /（2?√LC）
在串聯(lián)RLC電路中，以諧振頻率驅動(dòng)時(shí)，阻抗處于最小值。電路的阻抗由以下公式表示：
Z = R + X L -X C
在共振時(shí)，X L等于X C，這意味著(zhù)它們彼此抵消。這使電路的阻抗完全是電阻性的。結果，當串聯(lián)RLC電路以其諧振頻率工作時(shí)，流經(jīng)串聯(lián)RLC電路的電流處于其峰值。
在并聯(lián)RLC電路中，用于計算諧振頻率的公式保持不變。但是，您會(huì )發(fā)現電流被抑制到最小，因為電路的阻抗最大。發(fā)生這種情況的原因是，當并聯(lián)連接時(shí)，電路的LC表現為開(kāi)路。
諧振電路的應用
RF接收器讓以電路諧振頻率振蕩的信號通過(guò)
在各種應用中都可以找到以諧振頻率驅動(dòng)電路的概念。在振蕩器中，并聯(lián)LC用作振蕩電路，并以其諧振頻率驅動(dòng)。結果是連續產(chǎn)生一系列穩定的振蕩時(shí)鐘脈沖，以驅動(dòng)微控制器和通信IC等組件。
諧振電路也出現在RF應用中。它們成為調諧器的基礎，放大與其共振頻率相對應的信號，并拒絕超出其帶寬的信號。