Ein LC-Schaltkreis – eine miteinander verdrahtete Spule (Induktivität) und ein Kondensator – ist einer der grundlegendsten Bausteine der Elektronik und bildet den Resonanztank im Herzen von Radiotunern, Oszillatoren und Filtern. Dieser Rechner ermittelt die Resonanzfrequenz eines LC-Schaltkreises oder ermittelt rückwärts die Induktivität oder Kapazität, die zum Erreichen einer Zielfrequenz erforderlich ist, unter Verwendung der Standardformel f = 1/(2π√(LC)).
Wie Resonanzfrequenz funktioniert
In einer LC-Schaltung wirkt die Induktivität Stromänderungen entgegen, während der Kondensator Spannungsänderungen entgegenwirkt. Wenn der Stromkreis mit Strom versorgt wird, schwingt er: Energie pendelt zwischen dem Magnetfeld des Induktors und dem elektrischen Feld des Kondensators hin und her. Bei der Resonanzfrequenz f = 1/(2π√(LC)) entspricht die induktive Reaktanz (XL = 2πfL) genau der kapazitiven Reaktanz (XC = 1/(2πfC)), sodass sich beide aufheben und der Schaltkreis bei dieser einzelnen Frequenz am freisten schwingt.
Aus diesem Grund werden LC-Schaltkreise „Tank“-Schaltkreise genannt – wie ein Tank Wenn Wasser hin und her schwappt, schwappt Energie zwischen den beiden Komponenten. Auch reale Schwingkreise weisen einen gewissen Widerstand auf, der die Schwingung mit der Zeit dämpft (zu diesem Verhalten siehe eine RC- oder RLC-Analyse) – dieser Rechner modelliert die ideale, verlustfreie LC-Resonanz, die für die anfängliche Komponentenauswahl verwendet wird.
Eingaben und was sie bedeuten
Die Induktivität (L) wird in Henry, Millihenry oder Mikrohenry eingegeben – die meisten praktischen Spulen liegen im Bereich von µH bis mH. Die Kapazität (C) wird in Farad, Mikrofarad, Nanofarad oder Picofarad eingegeben – Tuning- und HF-Kondensatoren sind üblicherweise nF oder pF. Sowohl L als auch C wirken sich durch eine Quadratwurzelbeziehung auf die Frequenz aus, sodass die Verdoppelung einer der beiden die Resonanzfrequenz um den Faktor √2 und nicht um die Hälfte senkt.
Geben Sie auf den Registerkarten „Lösen L“ und „Lösen C“ die gewünschte Frequenz (Hz, kHz oder MHz) zusammen mit dem Komponentenwert ein, der bereits in Ihrem Design festgelegt ist, und der Rechner gibt den Komponentenwert zurück, der zum Vervollständigen der Schaltung erforderlich ist.
Grenzen und Randfälle
Dieser Rechner geht von einem idealen LC-Schaltkreis ohne Widerstand aus. Reale Schaltkreise umfassen parasitäre Widerstände in den Spulenwicklungen und dielektrische Verluste im Kondensator, die zu Dämpfung und einer endlichen Bandbreite (Qualitätsfaktor oder Q) um die Resonanzspitze führen – hier nicht modelliert. Es geht auch von einem Verhalten konzentrierter Elemente aus; Bei sehr hohen Frequenzen können parasitäre Kapazitäten und Induktivitäten in der physikalischen Anordnung die effektive Resonanz vom berechneten Wert abweichen. Verwenden Sie für Schaltkreise mit aussagekräftigem Serienwiderstand zusätzlich zu diesem Tool eine RLC- oder RC-Zeitkonstantenanalyse.