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Cuando una red de un solo puerto que contiene elementos inductivos, capacitivos y resistivos experimenta resonancia en ciertas frecuencias operativas cuando las fases de la forma de onda del voltaje y la corriente del puerto son las mismas, se denomina resonancia del circuito. Un circuito que puede resonar se llama circuito resonante. Los circuitos resonantes se utilizan ampliamente en ingeniería electrónica y de comunicaciones.
Circuito resonante serie RLC
La Figura 12-15 (a) muestra el circuito resonante en serie RLC y la Figura 12-15 (b) es su modelo fasor.
Figura 12-15
Cualquier red pasiva de dos terminales compuesta por una resistencia R, un inductor L y un condensador C resuena cuando la corriente de entrada está en fase con el voltaje de entrada. El estudio del fenómeno de resonancia tiene una importancia práctica significativa. Por un lado, el fenómeno de resonancia se utiliza ampliamente en circuitos de filtrado y selección de frecuencia en tecnología electrónica. Por otro lado, la resonancia en los sistemas eléctricos es realmente muy peligrosa y debe evitarse o suprimirse. El experimento del circuito de resonancia en serie RLC es un experimento de rutina en "análisis de circuitos". El propósito del experimento es comprender en profundidad y dominar las condiciones de resonancia, la impedancia, la corriente y las características de voltaje del circuito de resonancia de la serie RLC, y medir la curva característica de resonancia ajustando la frecuencia de la fuente de señal.
Al combinar experimentos tradicionales con simulaciones, las características de resonancia de los circuitos en serie RLC se miden mediante experimentos tradicionales. Los resultados de las mediciones indican que los experimentos tradicionales tienen errores significativos en los componentes, lo que da como resultado que algunos datos experimentales se desvíen significativamente de los valores teóricos, lo que no favorece nuestra comprensión y absorción del conocimiento teórico de los circuitos resonantes en serie. Por lo tanto, utilizando software de simulación como plataforma, se realizaron una serie de simulaciones para cerrar la brecha entre el aprendizaje teórico y los experimentos tradicionales, y para investigar las características de resonancia de los circuitos en serie RLC. Al comparar horizontalmente los valores teóricos, los valores de medición reales y los valores de simulación del software, también podemos tener una cierta comprensión de los problemas que existen en los experimentos tradicionales.
La influencia de los factores de calidad en las características del circuito
Para los circuitos resonantes de la serie RLC, la corriente del bucle varía con la frecuencia de la señal de entrada. En la frecuencia resonante f0, la corriente del bucle es máxima, mientras que en bandas de frecuencia alejadas de f0, la corriente del bucle se suprime en gran medida. Esta característica se llama selectividad. Cuanto mayor es el factor de calidad Q del circuito, más tiembla la curva de resonancia de la corriente del circuito. Cuanto mejor sea la selectividad.
El experimento tradicional del circuito resonante de la serie RLC tiene resistencia interna en la caja del sensor puntual real, y su valor de resistencia varía con la frecuencia de la fuente de señal, lo que resulta en discrepancias significativas entre la frecuencia resonante y el voltaje de cada componente durante la resonancia y los valores teóricos calculados, lo que lleva a una desconexión entre el experimento y el aprendizaje teórico. Para compensar los problemas existentes en los experimentos tradicionales y profundizar nuestra digestión y absorción del conocimiento teórico, se introdujo un software de simulación en el experimento para simular las características de frecuencia del voltaje de cada componente y las características de frecuencia de la corriente de soborno bajo diferentes factores de calidad. Llena el vacío en los experimentos tradicionales y nos permite comprender de manera integral y profunda las características del circuito durante la resonancia.