Construí un circuito RLC simple:
Estoy usando un generador de señal como entrada y estoy leyendo el voltaje a través del capacitor con un osciloscopio.
Calculé que la frecuencia de resonancia (donde también mediré el voltaje más alto en la tapa) es de alrededor de 73 kHz. Se verificó que esto era aproximadamente correcto.
Ahora, entiendo que el ancho de banda de dicho circuito se define como la diferencia entre las frecuencias donde el voltaje de salida cae a 0.707 del valor máximo. Aquí el valor máximo está en resonancia, alrededor de 2,38V. Por lo tanto, las frecuencias de corte deben estar donde el voltaje a través de la tapa sea 0.707*2.38=1.68V. Encontré las frecuencias correspondientes subiendo y bajando la frecuencia:
(el voltaje de pico a pico proporcionado por el osciloscopio se desvió ligeramente, pero se mantuvo principalmente en 1,68 V)
Entonces, la frecuencia de corte alta estaba alrededor de 135kHz, y la baja estaba alrededor de 45kHz. Esto es extraño, ¿deberían las frecuencias de corte estar a la misma distancia de la frecuencia resonante? Pero aquí 135kHz - 73kHz = 62kHz y 73kHz - 45kHz=28kHz. ¡Así que la frecuencia de corte más alta parece estar más del doble de la frecuencia de resonancia que la más baja! ¿Cuál podría ser la razón? ¿Qué estoy haciendo mal?
También calculé el factor Q usando la fórmula:
Con mis valores de resistencia de 10kOhm, capacitancia de 47nF y 100uH, obtengo un Q de 216. Como Q también se define como la relación entre la frecuencia de resonancia y el ancho de banda, puedo dividir la frecuencia de resonancia entre 216 para obtener un ancho de banda de alrededor de 300 , que tampoco se parece en nada a la realidad. Entonces, ¿qué estoy haciendo mal?
Los puntos superior e inferior de 3 dB no son equidistantes en hercios del punto resonante. Básicamente, si el punto superior de 3 dB es un 85 % más alto (73 kHz --> 135 kHz), entonces el punto inferior de 3 dB será 73 kHz/1,85 = 39,5 kHz.
Dados los errores de medición y las fuentes de corriente poco prácticas, diría que esto se relaciona con lo que ve. De lo que puede estar seguro es que si los dos puntos de 3 dB están a 45 kHz y 135 kHz, entonces el punto resonante es matemáticamente esto: -
Esto haría que la frecuencia de resonancia fuera más como 78 kHz.
Entonces, ¿qué estoy haciendo mal?
¿Estás seguro de que estás usando una buena fuente de corriente para estimular este circuito? Acabo de simularlo y para obtener los números que tiene, debe usar una salida de generador de señal de 50 ohmios y no una fuente de corriente. Esto hace una gran diferencia y explica totalmente por qué su valor Q previsto no se parece en nada a lo que ve en la realidad. Intente poner la resistencia de 10 k en serie con la salida de su generador de señal.
Creo que sus resultados no coinciden con sus cálculos debido a la impedancia de salida de su generador de señal. Esa impedancia de salida está en paralelo con su resistencia de 10k ohmios. No especificó qué generador está usando, pero es probable que su impedancia de salida sea de 50 ohmios o 600 ohmios, los cuales son mucho menos de 10k ohmios. Un circuito RLC en paralelo debe funcionar con una fuente de alta impedancia para no cargar el circuito. Esencialmente, debe conducirlo con una fuente de corriente, no con una fuente de voltaje. Puede aproximarse a esto poniendo una resistencia grande en serie con su generador de señal, probablemente de al menos 100k ohmios. Haz esto y repite tus medidas.
Su generador de señal tiene una impedancia de salida . Dependiendo del modelo, esto será o . supongo es más probable en este caso, pero consulte el manual. Sin esta impedancia, el voltaje de salida no cambiaría con la frecuencia.
Su circuito efectivo es así
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Ahora esto se puede simplificar usando Thevenin para:
Dónde es igual a en paralelo con
La ganancia de este circuito es así:
Tenga en cuenta que no puede medir ya que esto es interno al generador de señal.
Nada de esto se aplica si su generador de señal es en realidad una buena fuente de corriente, pero me sorprendería si no es una fuente de voltaje con impedancia de salida.
S.Rotos
Andy alias
S.Rotos
Andy alias