LC諧振頻率計算器(電感-電容諧振電路)
計算由電感(L)和電容(C)組成的LC諧振電路的諧振頻率。可根據其中兩個值求解諧振頻率、電感或電容中的任意一個,並同時求出特性阻抗。
使用提示
- 切換"要計算的值",即可根據另外兩個值反推諧振頻率、電感或電容,方便快速求出收音機調諧電路或濾波器設計所需的數值。
- 實際電路中存線上圈繞線電阻、電容的等效串聯電阻(ESR)等寄生成分,因此實測諧振頻率可能與理想公式的計算結果略有偏差。
- 特性阻抗(Z₀)在設計射頻濾波器或天線匹配網路時,是判斷與負載阻抗匹配程度的重要參考值。
- 單位可從 H/mH/µH/nH、F/mF/µF/nF/pF、Hz/kHz/MHz/GHz 中選擇,可直接輸入元件上標註的數值(例如100µH、220pF)。
常見問題
LC諧振電路廣泛應用於需要選擇性通過或抑制特定頻率的場合,例如收音機的選臺(調諧)電路、無線通訊濾波器和振盪器。早期收音機通過可變電容改變LC電路的諧振頻率,從而調諧到想收聽的電臺。
LC電路的角頻率為 ω = 1/√(LC),將其轉換為頻率 f = ω/(2π) 即得到 f = 1/(2π√(LC))。因該公式由威廉·湯姆遜(開爾文勳爵)於1853年發表,故稱為湯姆遜公式。
增大L或C都會降低諧振頻率。由於公式分母中含有L與C乘積的平方根,兩者呈反比關係,LC乘積越大頻率越低。
Z₀ = √(L/C) 表示LC電路交換能量時電壓與電流之比。在濾波器設計和射頻匹配中,常作為判斷與負載阻抗匹配程度的基準值。
閒話 ― LC諧振電路與收音機的歷史
LC諧振電路的原理確立於19世紀後期,支撐了20世紀初收音機廣播的實用化。早期收音機需要從天線接收到的微弱電波中,僅提取出想收聽的電臺頻率,方法是通過改變可變電容的電容值,使諧振頻率與目標電臺頻率一致,這一操作被稱為"調諧"。
公式冠名的威廉·湯姆遜(後來的開爾文勳爵)於1853年發表了電振盪電路理論,用數學公式解釋了LC電路在特定頻率下發生諧振的現象。這一公式至今仍被廣泛用於收音機與電視調諧器,以及無線收發電路、噪聲抑制濾波器、金屬探測器等眾多領域。
如今數字訊號處理與PLL(鎖相環)選臺方式已成為主流,但作為類比電路的LC諧振電路,至今仍是電子工程教學課程中最先講授的基礎內容之一,也是高頻電路設計的根基。