谐振

发布时间：2024-03-19 13:13
作者：AMEYA360
来源：网络
阅读量：311

　　谐振是指一个系统在受到外界周期性激励时，在某个特定频率下会得到最大响应的现象。当系统的固有频率与外部激励频率相匹配时，谐振效应将会显著增强系统的振幅或响应。谐振可以发生在机械系统、电路、声学系统、光学器件等各种物理系统中。

谐振的类型

　　1、机械谐振

　　机械系统中的谐振指的是由于系统结构的固有特性而产生的共振现象。例如，钟摆、弹簧振子等都会发生机械谐振现象，当外力频率和系统的固有频率一致时，系统将表现出明显的共振效应。

　　2、电路谐振

　　在电路系统中，谐振是指电路元件的电感、电容、电阻等参数使得电路在特定频率下呈现共振现象。LC谐振电路、RLC串并联谐振电路等是常见的电路谐振形式，被广泛应用于通信、射频技术、滤波器设计等领域。


谐振的原理与特性

　　谐振现象的产生基于振动系统的固有频率和外部激励频率之间的相互作用。当外部激励频率与系统的固有频率匹配时，振动系统将会发生共振，吸收更多的能量，增加系统振幅。谐振具有振幅增益高、相位不变、功率传输最大等特性，对系统性能有显著影响。


谐振的应用领域

　　1、通信技术：在射频通信中，谐振被广泛应用于天线设计、滤波器设计、功率放大器等模块中，以提高无线通信系统的性能和效率。

　　2、光学器件：在光学器件中，激光共振腔、光子晶体等利用谐振现象实现光子的聚集和放大，用于激光器件等光学应用。

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　　谐振是指一个物理系统在受到外部激励时，在某个特定频率下产生极大响应的现象。当外部激励频率等于系统的固有频率时，系统将表现出最大的振幅或能量传输效率，这种现象称为共振。谐振是自然界和工程领域中普遍存在的现象，在电路、机械系统、声学系统等各个领域都有广泛的应用。　　1. 谐振的特性　　共振频率：谐振的最显著特征是共振频率，即系统的固有频率。当外部激励频率等于共振频率时，系统会表现出最大的振幅或能量传输效率。　　频率选择性：谐振系统对于共振频率附近的信号有较强的选择性，对其他频率信号的响应相对较小。这种频率选择性使得谐振系统可以被用作滤波器或共振器来选择特定频率的信号。　　振幅增益：在共振频率附近，谐振系统会表现出振幅增益的特性，即系统的输出振幅将会比输入信号更大。这种振幅增益可以应用于信号放大、天线增益调节等方面。　　相位变化：在共振频率附近，谐振系统的相位响应也会发生突变，通常呈现出0度或180度的相位变化。这种相位变化在控制系统设计和滤波器设计中起着重要作用。　　能量交换：在谐振状态下，系统内部的能量转移达到最大效率，能量在系统内部不断交换并积累。这种能量交换现象使得谐振系统在振动、声学和电路等领域具有重要应用。　　响应速度：谐振系统在共振频率附近响应速度非常快，这意味着系统在接收到共振频率的信号后能够迅速做出响应，对于实时控制和调节具有重要意义。　　2. 谐振的应用　　电路谐振：在电路中，谐振可以用于调谐电路、滤波器设计、天线设计等方面。LC谐振电路和RLC谐振电路是常见的谐振应用，用于选择性地放大或抑制特定频率信号。　　机械谐振：在机械系统中，谐振可以用于改善振动系统的性能，例如提高机械结构的稳定性、减少振动噪音等。振动台、共振箱等设备利用谐振现象进行振动测试和模拟。　　声学谐振：声学系统中的共振现象被广泛应用于音响设备、乐器设计、声学隔离等领域。共振箱、共振膜等设备利用声学谐振现象产生特定频率的声音。　　光学谐振：在光学领域，谐振现象被应用于激光器、光学滤波器、光学谐振腔等设备中。通过光学谐振，可以实现光的放大、选择性反射、波长调节等功能，对光学通信、光谱分析等领域具有重要作用。　　磁学谐振：磁学系统中的谐振现象被应用于磁共振成像、磁学传感器设计、电子磁谐振等领域。利用磁学谐振特性，可以实现对磁场的精确控制和检测，广泛应用于医学成像、材料研究等方面。　　控制系统谐振：在控制系统中，谐振可以用于调谐PID控制器、振动补偿系统、自适应控制系统等。通过利用系统谐振特性，可以提高控制系统的稳定性、响应速度和抗干扰能力。
2024-04-07 14:53 阅读量：1346
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　　电路中的核心就是CPU，但是如何驱动CPU，你知道么，本文来给你讲讲做为中心做用的谐振器和振荡器。一般来说大部分人都称之为晶振，但是这个说法并不准确，因为这个和你使用的器件相关，有源电路中使用的叫做振荡器，无源的称为谐振器。今天Ameya360电子元器件采购网带大家认识下他们吧，谐振器英文叫RESONATOR，主要做用是产生谐振频率，是典型的无源器件，需要外围电路驱动其工作，产生时钟输出。　　振荡器英文叫OSCILLATOR是一种能量转换装置——将直流电能转换为具有一定频率的交流电能，其构成的电路叫振荡电路， 振荡器是有源器件，振荡器比谐振器多了一个控制电路。　　使用最多的是晶体谐振器，简称为晶振,成分SIO2,是重要的压电材料，其主要特征是其原子或分子有规律排列,反映在宏观上是外形的对称性。在电场的作用下,晶体内部产生应力 而形变,从而产生机械振动,获得特定的频率，利用它的这种逆压电效应特性来制造石英晶体谐振器。石英由于具备天然的高品质因子“Q”，这使得晶体能在整个 工作温度和电压范围内都保持很高的精确度和频率稳定性。　　优点：信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶体可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的片子，而且价格通常也较低。晶体谐振器的精度为1PPM（百万分之一）至100PPM。　　缺 点：晶体谐振器是有2个引脚的无极性元件，需要借助于时钟电路才能产生振荡信号，自身无法振荡起来。晶体谐振器相对于晶体振荡器而言其缺陷是信号质量较 差，通常需要精确匹配外围电路（用于信号匹配的电容、电感、电阻等），更换不同频率的晶体时周边配置电路需要做相应的调整。　　晶体谐振器有一些等效参数，不同的使用环境可能会有不同的要求，选用时还要考虑环境温度、负载电容、频率精度等要求，这就要求外围振荡电路的参数要加一些控制才能输出稳定的频率。　　哪么晶体振荡器也是一种，晶体振荡频率受石英晶体控制，它是典型的有源器件，自身就有内置电路，提供较稳定的时钟输出。晶体振荡器一般有4只引脚，1-NC 、2-GND 、3-OUT、 4-VCC，它是一个完整的振荡器，其中除了石英晶体外，还有晶体管和阻容元件。　　优点：晶体振荡器信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单（主要是做好电源滤波，通常使用一个电容和电感构成的PI型滤波网络，输出端用一个小阻值的电阻过滤信号即可），不需要复杂的配置电路。对于时序要求敏感的应用，晶体振荡器的性能相对较好。　　缺点：相对于晶体谐振器，晶体振荡器的缺陷是其信号电平是固定的，需要选择好合适输出电平，灵活性较差，而且价格高。另外石英振荡器要花较长的起动时间。　　体积：晶体振荡器相比于无源晶体通常体积较大，随着工艺的改善，现在有的晶体振荡器是表贴的，体积和晶体谐振器相当。
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