1.3 深度掌握并联电路分析方法
电阻并联电路是复杂电子电路的又一个基本电路,它与串联电路一起构成了复杂的电子线路。电阻并联电路是并联电路的基础,掌握了电阻并联电路,通过等效理解可以分析其他元器件构成的并联电路工作原理。
两个或多个电阻器两个引脚相并接的电路称为电阻并联电路,如图1-23所示是电阻并联电路。
图1-23 电阻并联电路
1.3.1 深度掌握电阻并联电路分析方法
1.电阻并联电路越并联总电阻越小特性记忆和理解方法
并联电路的总电阻为R,1/R=1/R1+1/R2+1/R3+…,即总电阻R的倒数等于各并联电阻的倒数之和。
并联电路中电阻一个个并联起来,每一个电阻支路都提供了一个电流通路,这样总电流变大,等效成总电阻减小,所以电阻并联电路的总电阻越并联越小。
电阻并联电路可以等效成一只电阻,分析电路过程中时常需要这种等效理解,再复杂的并联电路都可以进行这样的等效理解,这种等效有益于并联电路工作原理的理解。
如图1-24所示是电阻并联电路的等效理解示意图,如果几只电阻并联,整个并联电路可以等效成一只电阻。
图1-24 电阻并联电路等效理解示意图
2.电阻并联电路总电流等于各并联支路电流之和特性记忆和理解方法
在并联电路中,各支路电流之和等于回路中的总电流,即总电流I=I1+I2+…,如图1-25所示。流入R1和R2支路的电流应等于流出支路的电流,所以各支路电流之和等于总电流。
图1-25 并联电路各支路电流示意图
并联电路是一个分流电路,将总电流分成多路的支路电流。
并联电路中每一支路的电流大小与该支路中阻值(或阻抗)的大小成反比,阻值或阻抗大的支路电流小。
有更多的并联元器件时,可以将总电流分成更多的支路电流,只要适当选择各支路中元器件的阻值或阻抗大小,便能使各支路获得所需要的电流大小。
3.并联电路中电阻小的支路在电路中起主要作用的理解方法
在电阻并联电路中,如果某只电阻的阻值远小于其他电阻的阻值,那么这个电阻支路在电路中起主要作用,因为这一支路中的电流远大于其他支路中的电流,对整个并联电路的总电流大小起决定性作用。
1.3.2 电容并联电路分析方法
如图1-26所示是电容并联电路。
图1-26 电容并联电路
1.电容并联电路中越并联总电容越大特性理解方法
电容并联电路的总电容C=C1+C2+…,即总电容等于各电容之和,越并联电容越大。如图1-27所示是电容并联电路等效电路示意图,它等效成一只容量更大的电容,有极性电解电容只能正极与正极并接,负极与负极并接。
图1-27 电容并联电路等效电路示意图
2.电容并联电路主要特性理解方法
(1)不能流过直流电流。由于电容的隔直特性,因此电容并联电路不能使直流电流流过。
(2)支路电流特性。容量大的支路中电流大,因为容量大容抗小。
(3)大电容起主要作用。如果电容并联电路中某电容的容量远大于其他电容容量,则它在并联电路中起主要作用,因为容量大容抗小。
1.3.3 阻容并联电路分析方法
如图1-28所示是阻容并联电路,也叫RC并联电路。
图1-28 阻容并联电路
1.阻容并联电路分析方法提示
在阻容并联电路中,关键元器件是电容。因为电容的一些特性限制了阻容并联电路的特性,所以电容是阻容并联电路中起主要作用的元器件,这一点与阻容串联电路一样。
2.掌握阻容并联电路阻抗特性分析方法
如图1-29所示是阻容并联电路阻抗特性曲线。RC并联电路的阻抗特性与频率相关,以转折频率f0分成频率高于f0和低于f0两个频段进行分析。
图1-29 阻容并联电路阻抗特性曲线
这一阻抗特性的理解方法是:在频率低于转折频率f0后,因为C1的容抗远大于R1的阻值,由并联电路特性可知,这时C1在电路中已不起作用,相当于开路,只有电阻R1在起作用,这样RC并联电路的阻抗就等于R1的阻值。
在频率高于转折频率f0后,因为C1的容抗不再远大于R1的阻值,这时RC并联电路总的阻抗等于C1容抗和R1阻值的并联值。而且,随着频率升高,C1的容抗越来越小,使RC并联电路总的阻抗越来越小。
1.3.4 LC并联谐振电路分析方法
LC并联谐振电路是一个常用电路。如图1-30所示是LC并联谐振电路,电容和电感并联构成LC并联谐振电路。
图1-30 LC并联谐振电路
LC并联谐振电路的特性比较复杂,在众多的特性中首先需要掌握它的阻抗特性,如图1-31所示是LC并联谐振电路阻抗特性曲线。
图1-31 LC并联谐振电路阻抗特性曲线
1.谐振时阻抗特性理解方法
LC并联谐振电路的工作原理分析需要分成3个频点、频段进行,即谐振时、输入信号频率高于谐振频率和输入信号频率低于谐振频率。
当输入信号频率等于谐振频率时,电路发生谐振,LC并联谐振电路的阻抗处于最大状态,且可等效为一只纯电阻,此时流过整个谐振电路的信号电流最小。电路分析中,这一点非常重要。
记住一点:LC并联谐振电路的阻抗特性与LC串联谐振电路的阻抗特性恰好相反,在记住了一种电路的阻抗特性后就能方便地记住另一种电路的阻抗特性。
2.电路失谐时阻抗特性理解方法
当输入信号频率高于或低于谐振频率时,LC并联电路处于失谐状态,此时电路阻抗比谐振时小。
当频率高于谐振频率时,LC并联电路阻抗下降,且等效成一只电容。因为频率升高电容C1容抗下降、电感L1感抗升高,在并联电路中起主要作用的是阻抗小的元器件,所以在阻抗下降的同时等效成一只电容。
当频率低于谐振频率时,LC并联电路阻抗也为下降,但等效成一只电感。因为频率降低电容C1容抗增大、电感L1感抗下降,在并联电路中起主要作用的是阻抗小的电感L1,所以在阻抗下降的同时等效成一只电感。
3.电路分析中的细节掌握
从L C并联谐振电路阻抗特性曲线中可以看出,在频率为f0处谐振电路的阻抗最大,频率高于或低于f0时阻抗都下降,对信号的处理强度弱于频率为f0时的情况;频率越是高于或低于f0,阻抗越小,LC并联谐振电路对信号处理的能力越弱,在电路分析中要意识到这一点。