Calcolatore del fattore Q di risonanza RLC

Inserisca la resistenza in ohm, l’induttanza in henry e la capacità in farad, quindi scelga la topologia serie o parallelo. Il risultato comprende il fattore di qualità adimensionale, la frequenza di risonanza, la pulsazione di risonanza e la larghezza di banda approssimata a metà potenza. Questi valori Le consentono di confrontare i componenti, stimare la selettività e capire se un progetto è a banda larga o strettamente risonante prima di costruirlo o simularlo.

Che cosa rivela il fattore di qualità di un circuito RLC

Il fattore di qualità, normalmente indicato con Q, descrive il rapporto tra l’energia immagazzinata in un risonatore e quella dissipata durante ogni ciclo. Nell’analisi pratica dei circuiti RLC rappresenta una misura sintetica della selettività: un Q più alto indica una risposta più stretta attorno alla risonanza, mentre un Q più basso indica una risposta più ampia. Il calcolatore considera la resistenza inserita come la resistenza effettiva pertinente alla topologia ideale selezionata. Questa precisazione è importante perché un induttore reale ha una resistenza dell’avvolgimento, un condensatore presenta una resistenza serie equivalente e la sorgente o il carico possono aggiungere smorzamento. Se tali perdite incidono in modo rilevante, le riunisca in una resistenza equivalente appropriata prima di eseguire il calcolo. Q non ha unità di misura e può quindi essere confrontato tra circuiti che funzionano a frequenze molto diverse. La larghezza di banda fornita usa la relazione comune secondo cui essa è uguale alla frequenza di risonanza divisa per Q. Il dato è particolarmente utile per progetti poco smorzati con una risonanza netta, ma non sostituisce una simulazione completa quando prevalgono elementi parassiti o perdite dipendenti dalla frequenza.

Come vengono applicate le formule serie e parallelo

In un circuito RLC serie ideale, la pulsazione di risonanza è il reciproco della radice quadrata del prodotto tra induttanza e capacità. A tale frequenza, le reattanze induttiva e capacitiva si annullano e la resistenza determina lo smorzamento. Il fattore di qualità serie è quindi la pulsazione di risonanza moltiplicata per l’induttanza e divisa per la resistenza; in forma equivalente, è la radice quadrata del rapporto tra induttanza e capacità divisa per la resistenza. Per un circuito RLC parallelo ideale, con la resistenza modellata in parallelo ai rami reattivi, il calcolatore usa la resistenza divisa per il prodotto tra pulsazione e induttanza, cioè la resistenza moltiplicata per la radice quadrata del rapporto tra capacità e induttanza. La resistenza produce dunque effetti opposti: aumentandola, Q diminuisce nel modello serie e cresce nel modello parallelo. Vengono restituite anche la frequenza in hertz e la pulsazione in radianti al secondo. Tutti e tre i valori dei componenti devono essere finiti e maggiori di zero, mentre la topologia scelta deve corrispondere al modello resistivo effettivo del circuito.

Come usare il risultato per scegliere e verificare i componenti

Per prima cosa esprima tutti i componenti nelle unità di base richieste dal modulo: ohm, henry e farad. Per esempio, converta 10 millihenry in 0.01 henry e 1 microfarad in 0.000001 farad. Scelga serie quando resistore, induttore e condensatore formano un solo percorso di corrente e la resistenza rappresenta una perdita serie. Scelga parallelo quando la resistenza è ai capi della rete risonante e rappresenta una perdita parallela. Dopo il calcolo, confronti la frequenza di risonanza indicata con la frequenza centrale prevista e la larghezza di banda con l’intervallo che l’applicazione deve trasmettere o respingere. Se Q è troppo alto, il circuito può risultare sensibile alle tolleranze, alla temperatura e al carico, nonostante una selettività interessante. Se Q è troppo basso, le frequenze indesiderate vicine potrebbero non essere attenuate a sufficienza. Per ottenere un progetto realizzabile, ripeta il calcolo agli estremi di tolleranza e includa le resistenze di sorgente, carico, avvolgimento e serie equivalente. Infine, verifichi il progetto con una scansione in frequenza o una misura al banco, perché questo calcolo ideale non comprende autorisonanza, capacità distribuita, perdite del nucleo o altri fenomeni dipendenti dalla frequenza.