Συντελεστής ποιότητας

Οι σημειώσεις του υλικού μελέτης του παράγοντα Ποιότητας εξηγήστε τον σημαντικό παράγοντα του συντονισμού. Η απόκριση συχνότητας ενός κυκλώματος ή δικτύου που λειτουργεί στη συχνότητα συντονισμού ονομάζεται συντονισμός. Η παροχή τάσης είναι σταθερή για πολλές εφαρμογές. Η τάση τροφοδοσίας λειτουργεί με μεταβαλλόμενη συχνότητα σε πολλά συστήματα επικοινωνίας. Είναι σημαντικό να σημειωθεί η μέτρηση της ευκρίνειας στα κυκλώματα συντονισμού. Για αυτή τη μέτρηση, υπολογίζουμε τον παράγοντα που ονομάζεται παράγοντας ποιότητας. Σε αυτό το Υλικό μελέτης παράγοντα ποιότητας , θα συζητήσουμε τον τύπο και την παραγωγή ενός παράγοντα ποιότητας στο κύκλωμα συντονισμού.

Συντελεστής ποιότητας

Η ευκρίνεια του συντονισμού ενός κυκλώματος συντονισμού ονομάζεται παράγοντας ποιότητας ή παράγοντας Q. Στο κύκλωμα συντονισμού σειράς, ο συντελεστής ποιότητας είναι ο λόγος της τάσης κατά μήκος του επαγωγέα ή του πυκνωτή προς την τάση.

Συντελεστής ποιότητας =τάση σε πηνίο ή πυκνωτή/εφαρμοσμένη τάση   —(1)

Γνωρίζουμε ότι η τάση στα VL =I0L   —(2)

Στην παραπάνω εξίσωση, 0 είναι η γωνιακή συχνότητα του εναλλασσόμενου ρεύματος σε συντονισμό. Στον συντονισμό, η εφαρμοζόμενη τάση είναι η πτώση δυναμικού στην αντίσταση. Αλλά, κατά μήκος της επαγωγής (L), η πιθανή πτώση είναι η πτώση της χωρητικότητας. Είναι 1800 εκτός φάσης. Τόσο η πιθανή πτώση ακυρώνεται όσο και η μόνη πιθανή πτώση στην αντίσταση θα υπάρχει.

Εφαρμοσμένη τάση =IR   —(3)

Μπορούμε να αντικαταστήσουμε τις εξισώσεις (2) και (3) στην εξίσωση (1), παίρνουμε

Q =I0L / IR

Q =0L /R

Συντελεστής ποιότητας =(1/ RC ) L/R

Ο συντελεστής ποιότητας ορίζεται επίσης ως ο λόγος της άεργου ισχύος του πυκνωτή ή του επαγωγέα προς τη μέση ισχύ της αντίστασης στον συντονισμό.

Συντελεστής ποιότητας =άεργος ισχύς πυκνωτή ή επαγωγέα/μέση ισχύς της αντίστασης

Για την επαγωγική αντίδραση XL σε συντονισμό,

Συντελεστής ποιότητας =I2XL / I2R 

=r L / R

Για την αντίσταση χωρητικότητας XC σε συντονισμό,

Συντελεστής ποιότητας =I2XC / I2R 

=1 / r CR

Ευκρίνεια του συντονισμού

Στο κύκλωμα σειράς LCR, το πλάτος του ρεύματος εκφράζεται ως:

Im =vm / R2  + ( L – 1/C )2

Όταν =0 =1 / LC

Η μέγιστη τιμή θα είναι i mmax  =  m / R

Εκτός από το 0, για τιμές του , η μέγιστη τιμή είναι μικρότερη από το πλάτος του ρεύματος.

Τώρα, επιλέγουμε την τιμή για την οποία το τρέχον πλάτος είναι 1/2   φορές τη μέγιστη τιμή.

Σε αυτή την τιμή, η τιμή της διασκορπισμένης ισχύος γίνεται μισή.

Υπάρχουν δύο τιμές όπως 1  και 2 .

Το 1  είναι μεγαλύτερο από το 0  και το 2 είναι μικρότερο από το 0. Και τα δύο είναι συμμετρικά περίπου 0.

1 =0 + 

2 =0 – 

Η διαφορά του 1 και του 2=2 ονομάζεται εύρος ζώνης του κυκλώματος. Η ποιότητα θεωρείται ως μέτρο της ευκρίνειας του συντονισμού. Όσο μικρότερο είναι το , τόσο στενότερος ή οξύτερος είναι ο συντονισμός. Το τρέχον πλάτος im είναι ( 12 ) i mmax  για 1 =0 +  .

Επομένως, στο , im =vm / R2 + ( 1L – 1/1C )2

=immax / 2 

=m /  R2

1L – 1 / 1C  =R

[(0 +  ) L] – [1 / (0 +  ) C ]=R

[0L ( 1 + / 0  )] – [1 / 0C ( 1 + / 0  )]  =R

Χρησιμοποιώντας  02=1 / LC, παίρνουμε

[0L ( 1 + / 0  )] – [0L ( 1 + / 0  )]  =R

Μπορούμε να υπολογίσουμε κατά προσέγγιση το ( 1 + / 0 ) -1  ως ( 1 + / 0 ) αφού  / 0 <<1

[0L ( 1 + / 0  )] – [0L ( 1 – / 0  )]  =R

0L. 2 / 0   =R

=R / 2L

Η ευκρίνεια του συντονισμού δίνεται από το 

0 / 2 =0L / R

Ο λόγος 0L / R  είναι ο παράγοντας ποιότητας ή ο παράγοντας Q του κυκλώματος.

Q =  0L / R

Βλέπουμε ότι, 2   =0/ Q

Όταν η τιμή Q είναι μεγάλη, η τιμή του 2 είναι μικρότερη και ο συντονισμός είναι πιο ευκρινής.

Η χρήση 02=1 / LC  εκφράζεται ως Q =  0L / R.

Καμπύλη απόκρισης συχνότητας

Ο παράγοντας ποιότητας είναι ο αριθμός χωρίς μονάδα που έχει τιμές από 10 έως 100 για συχνότητες κανονικού εύρους. Εάν το κύκλωμα έχει υψηλές τιμές Q, τότε το εύρος συχνοτήτων θα είναι πολύ στενό. Εάν το κύκλωμα έχει χαμηλές τιμές Q, τότε το εύρος συχνοτήτων θα είναι πολύ ευρύ. Το κύκλωμα με χαμηλή τιμή Q έχει επίπεδο συντονισμό και το κύκλωμα με υψηλή τιμή Q συντονίζεται απότομα.

Εάν η τιμή της αντίστασης είναι μεγάλη, η καμπύλη συχνότητας ρεύματος είναι πολύ επίπεδη. Και αν οι τιμές των αντιστάσεων μειωθούν, τότε η καμπύλη γίνεται απότομη. Αυτή η καμπύλη ονομάζεται καμπύλη απόκρισης συχνότητας.

Συντελεστής ποιότητας και απόσβεσης

Ο παράγοντας ποιότητας καθορίζει τη συμπεριφορά των απλών αποσβεσμένων ταλαντωτών και επηρεάζει την απόκριση εντός των φίλτρων. Υπάρχουν τρεις προϋποθέσεις για την εξέταση των παραγόντων απόσβεσης και ποιότητας.

• Κατάσταση υποαπόσβεσης

Σε αυτήν την υποαπόσβεση, η τιμή του συντελεστή ποιότητας θα ήταν μεγαλύτερη από το μισό. Εφαρμόζεται η βηματική ώθηση, ο παράγοντας ποιότητας είναι μόλις λίγο πάνω από το μισό πριν από τις ταλαντώσεις.

Ε> ½

• Κατάσταση υπερβολικής απόσβεσης

Σε αυτήν την υπερβολική απόσβεση, η τιμή του συντελεστή ποιότητας θα ήταν μικρότερη από το μισό.

Ε <½

• Κρίσιμη κατάσταση απόσβεσης

Στην κρίσιμη κατάσταση απόσβεσης, ο παράγοντας Q είναι ίσος με το μισό ή 0,5

Q =½  ή 0,5

Επιδράσεις του παράγοντα Q

Ο παράγοντας Q επηρεάζει τις ακόλουθες παραμέτρους στα συντονισμένα κυκλώματα RF

• Ευρύ εύρος ζώνης
• Γενικά ψευδή σήματα
• Εύρος ζώνης
• Θόρυβος φάσης ταλαντωτή
• Κουδούνισμα

Συμπέρασμα

Το υλικό μελέτης παράγοντα ποιότητας δίνει μια λεπτομερή περίληψη του παράγοντα Ποιότητα. Ο συντελεστής ποιότητας ή ο παράγοντας Q είναι ένα μέτρο απόδοσης ενός πυκνωτή ή επαγωγέα ή συντονισμένου κυκλώματος RF. Είναι ένας αριθμός χωρίς μονάδα, ο οποίος περιγράφει την απόσβεση του κυκλώματος. Εξάγαμε επίσης την απόκριση ευκρίνειας ή την ανάλυση του συντονισμού σε κυκλώματα συντονισμού και συζητήσαμε τις τρεις συνθήκες απόσβεσης. Μπορούμε να βρούμε πώς ο παράγοντας ποιότητας επηρεάζει το συντονισμένο κύκλωμα RF σε αυτές τις σημειώσεις υλικού μελέτης για τον παράγοντα ποιότητας .