Sadržaj
1.Uvod
2. Razumijevanje rezonančne frekvencije?
3.Što se točno pojavljuje na rezonančnoj frekvenciji?
4.Resonančna frekvencija u elektroničkim krugovima
5.Kako izračunati rezonančnu frekvenciju
6.Uzrok primjene rezonančnih kola
7.Razređujte probleme s signalima prije nego što se pojačaju
8.Često postavljana pitanja o rezonančnoj frekvenciji
Uvod: Zašto je resonantna frekvencija važna / važnost resonantne frekvencije
Snažna redovnost je jedna od onih ideja za raspored koji se pojavljuju gotovo svugdje čim znate kako da je tražite. U njemu se razmatra zašto bijela čaša vina može biti oštećena idealnim akustičnim valom, zašto most može početi ljuljati pod kopiranom rezonancom i zašto se LC krug može podešavati tako da snažno reagira na jednu frekvenciju detalja, dok zanemaruje druge. U osnovnim terminima, rezonance je ono što se događa kada se sustav pokreće na redovitosti u kojoj se obično namjerava kretati, razvijajući amplitudu svog pokreta kako bi se povećao.
U fizici, rezonanca objašnjava sustav koji skladišti i učinkovito prenosi energiju u različitim oblicima, kao što su kinetička energija i potencijalna energija. U elektronici, isti koncept se pojavljuje u RLC krugovima, krugovima spremnika, podešenim krugovima i oscilatorima, gdje ravnoteža između induktorja i kondenzatora prepoznaje reakciju sustava. Zato je snažna redovitost tako važna u elektronici, RF aplikacijama, mikrokontrolerima, izborima vremena i dizajniranju PCB-a.
Koristan metod za razmatranje rezonancije je sljedeći: svaki sustav ima svoj predloženi način trčanja. Kada se uključi snaga, održavajući korak s navedenim preferiranim zadatkom, krajnji rezultat je maksimalna oscilacija. Kada je redovitost pogona daleko od predložene frekvencije sustava, povratna informacija je slaba i snaga se ne prenosi uspješno.
Zašto inženjerima je važna rezonančna frekvencija
Dizajneri proučavaju rezonančnu frekvenciju zbog činjenice da utječe na performanse, stabilnost i stabilnost. Neispravno razumijevanje rezonancije može uzrokovati neželjeni zvuk, promijenjene signale ili oštećenu opremu. Snažno razumijevanje vibracija pomaže programerima da naprave mnogo bolje radio uređaje, satove, filtere, senzore i visoko-izvrsne sustave.
Ispod su navedeni neki od najčešćih područja rezonancije:
Radiofonični prijemnik
Sistemi za mjerenje vremena kvarcnog rezonansa i kristalnih oscilatora
Mikrokontroleri koji se oslanjaju na stabilne pulse sata
Filtracija signala u komunikacijskim krugovima
Izvršavanje tehničkih zahtjeva za korištenje u proizvodnji električnih vozila
Odluke o formatu PCB-a koje utječu na parazitsku vibraciju i poštenost signala
Studija slučaja: zašto rezonanca može biti korisna ili štetna
Vječni primjer je most Tacoma Narrows, koji se srušio nakon što su vibracije uzrokovane vjetrom komunicirale s arhitektonskim kućama mosta. Ta se prilika obično koristi za opis zašto inženjeri moraju shvatiti prirodne frekvencije i vibracije u mehaničkom stilu. S druge strane, isti koncept se konstruktivno koristi u elektroničkim uređajima, gdje se serijski RLC krug ili paralelni LC krug mogu dizajnirati kako bi se pojačala željena redovita i pomoćna stabilna operacija.
To je ključni koncept iza ostatka kratkog članka: vibracije nisu specifična niša. To je temeljni princip koji povezuje fiziku, akustiku, elektroniku, frekvencijski djelovanje i suvremene povezane inovacije. Bilo da servisirate alat za simulaciju PCB-a, krug za skladištenje rezervoara, kristalni oscilator ili komercijalnu upravljačku ploču, prepoznavanje slabe frekvencije pomaže vam da smješta pametnije i brže popravlja.
Razumijevanje rezonančne frekvencije?
Rezonancijska redovitost je specifična frekvencija na kojoj sustav vibrira, oscilacija ili reagira s najvećom amplitudom. To je čimbenik u kojem prenos energije postaje najefikasniji. U fizici, to sugeriše da struktura, stvari ili alat dostižu željenu cijenu vibracije. U elektroničkim uređajima to znači da LC krug ili RLC krug stiže do faktora gdje se reaktivni učinci induktorja i kondenzatora međusobno uravnotežavaju.
U ovoj redovitosti, sustav ne samo premješta dodatne. On se premješta na način koji čini povratnu informaciju puno snažnijom nego u drugim regularnostima. Zbog toga je rezonance obično povezana s optimalnom oscilacijom, solidnim odgovorom signala i u mnogim slučajevima s arhitektonskim kvarom. Isti princip koji pomaže da se radio pjesma u stanici može dodatno napraviti most vibrirati alarmantno ako vanjski pritisci zadržati odgovarajući svoj potpuno prirodni redovite.
Što je rezonančna frekvencija i prirodna frekvencija
Ova dva pojma su vrlo usko povezana. U nekoliko praktičnih okolnosti, oni se koriste na gotovo isti način, ali postoji suptilna razlika.
Prirodna frekvencija je frekvencija na koju sustav ima tendenciju da se trese kada se poremeti.
Rezonancijska regularnost je frekvencija pri kojoj sustav najviše reagira na vanjski pritisak.
U jednostavnom mehaničkom sustavu, oni bi mogli biti gotovo slični. U pravim sustavima s umanjkom, stvarna rezonancijska frekvencija može se pomaknuti nešto ispod prirodne frekvencije.
Zašto se rezonanca događa
Vibracija se događa jer sustavi uspješno skladište i razmjenjuju snagu. U mehaničkim sustavima, promjene energije između:
Kinetička energija
Potencijalna energija
U digitalnim sustavima, snaga se mijenja između:
Magnetno polje induktor.
Električno polje kondenzatora.
Primjeri rezonancijske frekvencije iz stvarnog svijeta
|
Primjer
|
Što se pojavljuje
|
|
Ruše staklo
|
Čvrsti akustični val odgovara rezonanci stakla
|
|
Oscilacije mosta
|
Vjetar ili prometne sile pojačavaju vibracije strukture
|
|
S druge vrste
|
On proizvodi jasan ton na jednom stabilnom frekvenciji
|
|
S druge konstrukcije
|
Vibrira na preciznoj frekvenciji za vrijeme
|
|
RF prijemnik
|
On bira jednu frekvenciju, dok odbija druge.
|
Zašto je važno u elektronici
U elektronici, rezonantna frekvencija utječe:
Sistem za filtriranje signala.
Neosjetljivost odgovara.
Stabilnost oscilatora.
Izbor frekvencije.
RF aplikacije.
Pulsi sata u mikrokontrolerima.
Što se točno pojavljuje na rezonančnoj frekvenciji?
Kada sustav dostigne svoju rezonančnu frekvenciju, odgovor je mnogo jači od redovnog. To je zato što je sustav vođen u sinhronizaciji s prirodnim navikama. Rezultat je obično naglo povećanje amplitude, prijenos energije ili električna reakcija.
U rezonanci, energija se efikasno gradi.
Na snažnom faktoru, sustav skladišti i oslobađa snagu u ponavljajućem ciklusu. U mehaničkom sustavu, energija se stalno pomjera između kinetičkih i potencijalnih oblika. U krugu, energija djeluje između induktor i kondenzator.
To stvara snažan odgovor jer svaki potpuno novi ulaz jača prethodni.
Kakve promjene u rezonanci?
Na vibracijama, možete vidjeti:
Optimalna oscilacija.
Veća amplitud vibracija.
Moćniji izlazni signal.
Smanjena ili povećana nespojivost ovisno o vrsti sustava.
Mnogo bolja frekvencijska selektivnost.
Moguća nestabilnost ako vibracije nisu poželjne.
Rezonanca u različitim sustavima
|
Sustav
|
Rezonančno ponašanje
|
Rezultat
|
|
Mehanička opruga
|
Pokret gradi
|
Velika preseljenost
|
|
Stakleni predmet
|
S druge strane, radi se o:
|
Opasnost od lomljenja
|
|
Sastavljanje RLC krug
|
Impedancija je minimalna.
|
Pik struja
|
|
Paralelni krug RLC
|
Impedancija je na maksimumu.
|
Najmanji prisutan resurs
|
|
S druge strukture
|
Stabilna vibracija
|
Točno vrijeme
|
Rezonancijski uvjet u krugovima
U električnom krugu vibracije se javljaju kada:
To se zove vibracijski uvjet.
Kada se to dogodi:
Rezultati reakcije otkazuju.
Okruženje se ponaša još više kao čisti otpor.
Prenos energije postaje najefikasniji.
Povratna informacija dolazi do glave u jednom redovitosti.
Zašto rezonanca može biti dobra ili loša
Vibracija služi kad želiš.
Nalažite radio.
Izgradite oscilator.
Filtriraj signal.
Impedantno odijelo.
Rezonančna frekvencija u elektroničkim krugovima
U elektroničkim uređajima, rezonančna redovitost je samo jedan od najvažnijih načela u analognom i RF rasporedu. To se pojavljuje u LC krugovima, RLC krugovima, rezervoarskim krugovima, podešenim krugovima i nekoliko vrsta filtera i oscilatora. Osnovni koncept je jednostavan: kada su induktor i kondenzator pravilno uravnoteženi, krug reagira vrlo dobro u jednoj redovitosti.
Što je LC krug?
Sredstva za upravljanje energijom
L = induktor.
C = kondenzator.
Ova dva elementa drže energiju na drugačiji način. Induktor skladišti energiju u elektromagnetnom polju, dok kondenzator skladišti energiju u električnom polju. Kada se krugu dopusti oscilacije, energija se kreće naprijed i natrag između ova dva mjesta skladištenja.
Zbog toga se LC krugovi često nazivaju:
-Skrovi za skladištenje.
Načinjeni krugovi.
Moćne mreže.
S druge strane, u slučaju da se ne primjenjuje primjena ovog standarda, u slučaju primjene ovog standarda, primjenjuje se i druga metoda.
Dvije reaktivne konstrukcije u klimatizacijskim krugovima su:
Svaka vrsta materijala za proizvodnju električne energije
[X_C = \ frac 2 \ specijalnost f C] Smanjuje se kako se redovitost povećava.
Visoka na niskom frekvenciji.
Smanjen na visokom frekvenciji.
S obzirom na to da su u skladu s člankom 6. stavkom 1.
[X_L = 2 \ specijalnost f L] Povećava se kao frekvencija povećava.
Smanjen na radio frekvenciji.
Visoko na visokom frekvenciji.
Na vibracije, ove dvije vrijednosti završe jednake.
Rezolutna frekvencija
Za idealnu LC obuku, snažna redovitost je:
gdje:
fr = rezonancijska frekvencija.
Rezonanca krugova serije RLC
Serijski RLC krug je među najčešćim moćnim vrstama kola. Uključuje otpor, induktivnost i kapacitetu u prikupljanju.
(X_L = X_C).
Internet reaktivnost dolazi do nule.
Otporni tokovi su minimalni.
Vrhunac postojećih tiraža.
Tabela ponašanja RLC serije
|
Imovina
|
Na rezonanci
|
|
Impedantnost
|
Minimalno
|
|
Trenutni
|
Maksimalno
|
|
Ugao faze
|
Gotovo da ne.
|
|
Odgovor
|
Najjači na snažnoj redovitosti
|
|
Tipična upotreba
|
Filteri, opcija signala
|
Paralelna RLC rezonanca
Identični RLC krug djeluje na različite načine. Na vibracijama:
Postojeći resursi su minimalni.
Neosjetljivost postaje optimalna.
Velike struje mogu i dalje teći između L i C.
To čini paralelni LC krug korisnim u oscilatorima i podešavanju rasporeda kola.
Tabela ponašanja paralelnih RLC-ova
|
Imovina
|
Na rezonanci
|
|
Impedantnost
|
-Maksimalno.
|
|
Korak resursa
|
Minimalno
|
|
Unutarnja cirkulacija energije
|
Visoko
|
|
Tipična upotreba
|
S druge opreme za proizvodnju električnih vozila
|
Zašto je rezonanca važna u PCB dizajnu
U PCB dizajniranju, vibracije utječu na samu ploču. Prave daske nisu savršene. Dužina tragova, postavljanje, površinske ravnice i plan komponenti sve mijenjaju konačni odgovor na pravilnost.
Zbog toga je PCB dizajn toliko važan u elektroničkom uređaju. Također mala parazitska induktanca ili kapaciteta može pomaknuti rezonantni faktor.
Kako izračunati rezonanse i frekvencije
Najčešće se koristi za LC i RLC krugove. Oslanja se na vrijednosti induktor i kondenzator.
Rezolutna frekvencija
[f_r = \ frac 1]
Postupak korak po koraku
Da biste izračunali rezonancijsku regularnost:
Pronađi vrijednost L.
Otkrijte vrijednost C.
Pretvorite ih u zajedničke uređaje.
Umnožite ih.
Uzmimo kvadratno podrijetlo.
Umnožite sa 2 \ remek-djelo.
Uzmi zajedničko.
Tablica brzog referenciranja
|
Svaka vrsta vozila
|
U slučaju da je to potrebno, može se upotrebljavati i u slučaju da je to potrebno.
|
Približno. Rezonancijska frekvencija
|
|
1 mH
|
1 nF
|
159,5 kHz
|
|
100 μH
|
100 pF
|
1,59 MHz
|
|
10 μH
|
100 pF
|
5,03 MHz
|
|
1 μH
|
10 pF
|
50 MHz
|
Zašto je proračun samo početak
U stvarnim elektroničkim uređajima, stvarna rezonančna frekvencija može se pomaknuti kao rezultat:
-Točnost elemenata.
Promjene temperature.
Paraziti na brodu.
Udari ljuljačke.
Udari u paketu.
Ustanovi mjerenja
Primjene rezonančnih kola
Rezonančna kola se koriste u mnogim područjima elektroničkog stila jer mogu filtrirati, pjevati, intenzivirati i stvoriti signale izuzetno ispravno. Njihova je dužnost posebno ključna u RF aplikacijama, sustavima za vrijeme i rukovanju signalima.
1. za S druge strane,
Oscilator koristi rezonancu za proizvodnju ponavljajućeg električnog signala. U mnogim rasporedima, kontejnersko krug ili LC krug pomaže podnijeti oscilaciju.
Oscilatori se koriste u:
Mikrokontroleri.
Generatori satova.
Generatori signala.
Komunikacijski krugovi.
Službe za vrijeme.
2. - Što? RF primjene
U radio sustavima vibracije pomažu krugu da se vrlo dobro odazove na jednu redovitu frekvenciju, a slabo na druge. To ga čini korisnim za:
Radiofrekvencijski prijemnik.
Izbor redovitosti.
Jačanje signala.
Filtracija signala.
Odbijanje mreže.
3. Slijedi sljedeće: Sredstva za podešavanje
Prilagođeno krug može se prilagoditi kako bi se fokusirao na jedan ciljni terminal ili kanal. Ovako radiju radionice, bežični uređaji i zahtjevni prijemnici.
4. Filtri
Filteri koriste vibracije za određivanje propusnosti i blokiranje neželjenih signala.
Vrste se sastoje od:
Filteri za prolaz.
Filteri za zaustavljanje.
Filteri sa čvorovima.
-Primjerljivi filteri.
- Pet. S druge opreme za proizvodnju električnih vozila
Kvarc resonator ili kristal oscilator se koristi kada su točnosti u pitanju. Kvarc je stabilan, ponovljiv i ugledan, zbog čega je uobičajen u:
-Satovi.
Satovi.
RTC krugovi.
Ugrađeni sustavi.
Komunikacijski alati.
Tabela zahtjeva
|
Primjena
|
Rezonantna uloga
|
Korist
|
|
Sredstva za upravljanje
|
Podržava oscilaciju
|
Stabilno vrijeme
|
|
RF prijemnik
|
Odaberite željeni signal
|
Bolji prijem
|
|
Filter
|
Odgovor na frekvenciju oblika
|
Smanjenje buke
|
|
RTC
|
Čuva vrijeme.
|
Točnost
|
|
S druge strukture
|
Obezbeđuje sigurnu rezonancu
|
Preciznost
|
Zašto je to važno u industriji
Rezonančna kola se koriste u:
Korisnički elektronički uređaji.
Industrijski elektronički uređaji.
Elektronske uređaje za automobilsku industriju.
IoT aplikacije.
Komunikacijska oprema.
Komponente za vrijeme.
Za tvrtke koje nabavljaju dijelove, to obično uključuje komponente ECS Inc., kao što su kristali, rezonatori, filteri i uređaji za mjerenje vremena. Inženjeri također zavise od parametrske pretrage, pretrage zaliha i procesa traženja uzorka pri odabiru najboljeg dijela.
Rješavajte probleme s signalima prije nego što se pogoršaju
Vibracija je korisna kad se namjerno radi. Ali kada se pojavi iznenada, može izazvati probleme s signalima. Ova pitanja mogu utjecati na frekvencijski odgovor, sigurnost i opću učinkovitost sustava. Zbog toga bi rezonansu trebalo uzeti u obzir u ranim fazama PCB dizajna i planiranja kola.
Znakovi neželjene rezonancije
Možda imate problem s vibracijama ako vidite:
Zvonim na signale.
Prebrodi i podbrodi.
Neizvjesni rezultati.
Nečekani optimalni zvuk.
Izkrivljeni valovi.
Greške u komunikaciji.
Timing nervoznosti.
Napon raste.
Zašto se ovi problemi događaju
Neželjene vibracije često potiču od:
Dugi tragovi.
Loš PCB format.
Parazitski kapacitet.
Parazitska induktivnost.
Neispravno završetak.
Loše prizemljenje.
Neusklađenim vrijednostima dijelova.
Kako smanjiti probleme rezonancije
Evo razumnih načina da se riješe ili smanje problemi:
Ako je to moguće, mora se provjeriti da li je to moguće.
Dodajte otpornost na umetanje.
Smanji signal.
Poboljšajte povratnu putanju.
Smanjenje broja.
Odvojite bučna i osjetljiva područja.
Koristite propeller impedance kontrolu.
Snimak je uključen u popis podataka za sve komponente.
Strategije projektiranja PCB-a
U brzim ili RF pločama ploča pripada krugu. To znači da PCB raspored ima direktan utjecaj na rezonancu.
Dobra tehnika stila uključuje:
-Nećemo ostavljati tragove.
Držeći se podalje od nepotrebnih petlja.
Koristeći čvrste kopnene zrakoplove.
Uređivanje udaljenosti između komponenti.
Pregledati visokofrekventne staze.
U skladu s člankom 3. stavkom 2.
Zašto je simulacija korisna
Simulacija vam omogućuje da vidite rezonancu prije nego što se oprema razvije. Uređaji tvrtke Cadence PCB Solutions mogu pomoći inženjerima analizirati djelovanje signala, iskrenost napajanja i efekt dizajna. To može smanjiti ponovnu rotaciju i povećati učinkovitost.
Zašto inženjeri djeluju rano
Ako se problem rezonancije ne riješi, može se pretvoriti u:
Snimak propada.
EMI pitanja.
Neustabilnost vremena.
Problemi s integritetom predmeta.
Povratak područja.
Često postavljana pitanja 1. za Može li se frekvencija rezonancije mijenjati s vremenom?
-Da, to je dobro. Može se promijeniti ako se sustav promijeni doslovno ili električno. U krugovima, to se može dogoditi kao rezultat starenja dijelova, promjene temperature, vlažnosti, vibracija ili tolerancije proizvodnje. U okvirima, habanje ili iscrpljenost proizvoda također mogu promijeniti redovitost.
2. - Što? Na koji specifični način deformacija utječe na rezonančnu frekvenciju?
Ugasiti smanjuje intenzitet vibracija. Smanjuje amplitudu i proširuje krivu odgovora. Ponekad, to također mijenja rezonanciono mjesto malo. U cjelini, deformacija čini sustav mnogo manje svjesnim specifičnog prilagođavanja.
3. Slijedi sljedeće: Koje će se pojave dogoditi kada sustav radi izvan svoje rezonančne frekvencije?
Ako sustav radi puno od rezonancije, obično reagira slabo. Okruženje može pokazati smanjenu struju ili loš signal. Mehanički okvir bi mogao vibrirati mnogo manje. To je korisno kada želite izbjeći smetnje ili neželjeno kretanje.
4. - Što? Da li rezonančna frekvencija uvijek predstavlja rizik za mehaničke sustave?
-Ne, ne, ne. Resonancija nije uvijek štetna. Postaje opasno samo kada amplituda raste previše i struktura ne može nositi tjeskobu. Vibracije se također sigurno koriste u glazbenim instrumentima, senzorima i kvarcnim uređajima.
- Pet. Koja je točna razlika između rezonančne frekvencije i prirodne frekvencije?
Prirodna redovitost je redovitost koju sustav često želi osjetiti sam. Rezonancijska frekvencija je frekvencija koja proizvodi najveću akciju kada vanjski pritisak pokreće sustav. Obično su bliske, ali ne uvijek iste.
EN
Najnovije vijesti
