共振回路とは？

LC回路、タンク回路、または調整回路とも呼ばれる共振回路は、振り子のようにエネルギーを蓄え、繰り返し往復させる回路です。 エネルギーは、磁場にエネルギーを蓄積する回路部品であるインダクタと、電界にエネルギーを蓄積するコンデンサーの間を通過します。 2つが同じ周波数で動作している場合、回路は調整されていると言われます。 このようなチューニング回路は、チューナーとアンプで使用されます。

インダクタとコンデンサは連動します。 コンデンサは電圧の形でエネルギーを蓄積し、電流の形で放出します。 インダクタは、電流からのエネルギーを磁場内に保存し、エネルギーをコンデンサに戻します。 2つの回路コンポーネントは、保存されたエネルギーを往復させます。これは発振と呼ばれる現象です。 毎秒エネルギーがやり取りされる回数は、共振回路の周波数と見なされます。

共振回路は振り子のようなものです。 振り子のボブは以前よりも高いため、人は振り子を片側に引っ張り、ポテンシャルエネルギーを蓄積します。 振り子が解放されると、位置エネルギーは運動エネルギーである運動エネルギーに変わります。 運動エネルギーにより、振り子は中立位置を通過して反対側で上昇し、再びポテンシャルエネルギーを蓄積します。 振り子は、エネルギーがなくなるまで前後に振動します。

振り子のように、共振回路は、その優先周波数または共振周波数で発振するときに最も効率的に機能します。 コンデンサとインダクタがそれぞれエネルギーを吸収して放出する速度は、時間の関数です。 共振周波数よりも速く回路を駆動しようとすると、コンデンサまたはインダクタのいずれかが十分な速度でエネルギーを吸収して放出できなくなります。 回路の共振周波数は、式1をL x Cの平方根で除算することによって定義されます。Lはヘンリーのインダクタンスを表し、Cはファラッドの容量を表します。

スイングをしている子供のように、共振回路はエネルギーが行き来するときにいくらかのエネルギーを失います。そのため、回路を維持するには新しいエネルギーを追加しなければなりません。 ワイヤーには抵抗があります。 コンデンサは、取り込むほど多くのエネルギーを放出しません。共振回路の損失は、品質係数またはQ係数によって測定されます。 Qファクターが高いほど、各振動で失われるエネルギーが少ないことを示します。

Qファクターは、回路に入ったものと比較した、回路から出る振動の振幅または強度の比率として計算されます。 Qファクターが高いほど、回路を維持するために必要なエネルギーが少なくなり、各入力に対してより多くの出力が生成されます。 類推として、子供のスイングでは、これは、親のプッシュ後のスイングの移動距離と、子供を押しながら親の手が移動した距離とを比較できます。

発振器は、理想的ではないQファクタから失われたエネルギーを置き換える特別な種類の回路です。 子供が正しい周波数でスイングをポンピングし、一定の間隔でシステムにエネルギーを追加して、摩擦と風の抵抗による損失を克服すると、子供は無期限にスイングできます。 ラジオチューナーは、高いQ係数を持つ共振回路です。 ノブを回すと、可変コンデンサーの静電容量が変わります。 共振回路がラジオ局の送信機と同じ周波数に調整されると、回路は高振幅でクリアな音声放送を生成します。