晶体管收音机电路的十大争议话题之三

zzfjct

三，并联谐振和串联谐振
晶体管收音机谐振电路存在争议的是天线输入回路的谐振方式。
并联谐振的电路形式是：电容和电感的一头共同连接信号源热端，电容和电感的另一头合并或单独连接交流地电位端，这个端可以是电源正极或电源负极。串联谐振的电路形式为：电感和电容串联后，一头接信号源热端，另一头接信号源地电位端。
电台信号源谐振回路与磁性天线谐振回路相当于耦合度极低的双调谐高频变压器，互感耦合。由于耦合度极低，天线谐振回路的存在与否对电台信号源谐振回路无影响。众所周知，只有内阻极大的信号源对负载才会无影响，由此可以推定电台信号源是极高内阻信号源。
高阻抗信号源应配置并联谐振回路，天线谐振回路的电路形式也是并联谐振电路，所以天线回路是并联谐振无可置疑。
一般谐振回路的总谐振阻抗为空载谐振阻抗Ro、信号源内阻Rs、次级负载反射阻抗Rl的并联值。现磁性天线总谐振阻抗中的信号源内阻Rs可以忽略，空载谐振阻抗Ro成为输出阻抗，反射阻抗Rl只要与之相等就可以实现阻抗匹配，获得最大信号功率。
设接收频率为535KHz、谐振电容为270P（双连）+25P(分布电容）=295P，空载Q值=100，则可得出线圈电感量为300μH、空载谐振阻抗为101K。次级输入阻抗为2K时，圈数比√101/2=7.1。输入阻抗不同时圈数比不同，圈数比也可以用于调整Q值以达到所需的性能。
本计算方法来自于某国内知名品牌晶体管收音机天线输入回路的设计计算实例。
晶体管收音机电路中采用串联谐振的场合较少，《全国联合设计…》中的“短波增益提升器”、早期电子管收音机天线端的中频陷波器均为串联谐振电路，部分沪产晶体管机一中放发射极的465KHz陶瓷陷波器，也可以等同于串联谐振电路。

longshort

LC電路諧振時的基本概念：純阻，純阻，純阻！此時L與C上的電壓和電流均各自反相，電壓和電流也是反相，而不是90度！
這都是老掉牙、并且至今仍然成立的概念，在所謂串聯諧振或者并聯諧振的時候都是一樣的，偏離諧振的本質那就完全迷路了！

圆成居士

收音机天线输入回路的谐振方式有争议，我还是第一次听说。书上都说是串联谐振，没有看到哪本书说是并联谐振。区分串联谐振和并联谐振，我认为应该以信号电压是从谐振线圈外加的，还是线圈自己产生的（包括磁棒感应和天线初级感应来的）来区分。前者如无磁棒的矿石机天线，靠天地线接收信号可以理解为并联谐振，后者由磁棒感应的信号电压，或者像电子管收音机的输入线圈，次级电压是由初级的天线线圈感应而来，都是串联谐振。还有电子管收音机的中频变压器次级也是串联谐振，初级是并联谐振。

zzfjct

girlexplorer 发表于 2025-1-7 12:46
串联并联有时很难区分的。

是的，关键要判断信号源的特征（高阻、低阻）和谐振回路的性能特点，高阻信号源必然配套并联谐振回路，否则基本原理都推翻了。

king5555

wuyuanzhen2010 发表于 2025-1-6 00:30
首先感谢zzfjct版主提出了非常值得研究的问题。究竟是并联谐振还是串联谐振？这是一个多年以来引起争议不断 ...

4个都是并联谐振。L、C电路都是用并联谐振的，用串联谐振仅出现在石英晶体之类的谐振器，不过也不完全在串联谐振点位置，而稍微偏向并联谐振点。谐振器身段很軟会依负载阻抗自动选择串联或并联谐振。像是需要低阻抗的就选择串联谐振。高阻抗的就选择并联谐振。

枫丹白露

wuyuanzhen2010 发表于 2025-1-7 01:12
正是按照您提出的这些原则，它恰恰就是串联谐振：

书上讲的没有错，天线感应信号视为电压源，则天线回路是串联谐振，线圈电阻越小，电容接触电阻越小，回路Q值越高，在线圈上得到的信号电压更高。

girlexplorer

老衲的一贯观点，有时区分串联还是并联，是很不容易的。
越是看起来简单的，就越复杂。
如同乙类互补推挽功放加了xx电容后，有没有改变电路组态，输出电路是共射极还是共集电极，没有必要区分，计算就是。
计算结果唯一。

zzfjct

changwanren 发表于 2025-1-6 08:12
关于串联谐振和并联谐振的判断，本论坛中已经讨论多回，感觉各自的认知即使再来几回，以很难达成一致 ...

多谢关注！
一个并联谐振回路的信号；通过电容耦合至另一个并联谐振回路，哪一边的谐振电容小，电压就高；哪一边的谐振电容大，电压就低；哪一边是非谐振回路，电压更低。低端流向高端，这就是并联谐振的奇妙之处。
前后级谐振电容不同的双调谐中频变压器，同样存在这个现象。
前后级相位不同主要是电容耦合的结果，电感耦合时不会发生，至少不会相差这么多。

zzfjct

wuyuanzhen2010 发表于 2025-1-6 00:30
首先感谢zzfjct版主提出了非常值得研究的问题。究竟是并联谐振还是串联谐振？这是一个多年以来引起争议不断 ...

多谢关注！
谐振形式不可能因为信号耦合方式的不同而改变，高阻抗信号源配套并联谐振是阻值匹配需要决定的。串联谐振的本质就是将某处信号直接短路，显然不符合收音机信号接收形式。
谐振线圈的抽头（例如中频变压器），是为了降低信号源内阻对谐振阻抗的影响、需要一个反相的信号来实现中和而设置的，实际也可以将谐振电容容量换算成接抽头圈数的容量，这样就符合并联谐振的电感、电容共同接信号、共同接地的方式了。
关键还在于：高阻抗信号源配套并联谐振是阻值匹配需要决定的。

changwanren

超级夜猫子 发表于 2025-1-6 20:23
常老师，您把那个10pF的电容换成阻抗差不多的电阻试试看，如果结果还是差不多，那就应该应该可以反驳楼上 ...

将10p的耦合电容换成10K的电阻，测量结果是信号源输出电压与谐振电压相差为0，调到谐振时谐振输出电压小于耦合电阻前的电压。

扫频一下耦合电阻两端的电压，结果是在谐振点时，电压有最小值，说明此时谐振阻抗最大，为并联谐振。

  若根据谐振时的阻抗来判断的话，谐振时对信号源的阻抗为最大，为并联谐振。谐振时，对信号源阻抗最小，为串联谐振。这样的话，上贴提供的电路经测量谐振时对信号源阻抗最小，是串联谐振。10p的耦合电容看成是谐振电路的一部分，此时谐振回路变得复杂一些，由两个电容和一个电感组成，谐振时电感两端的电压能否高出信号源电压由两电容的比值和谐振回路的有载Q值决定。
   提示一下：没有反驳谁的意思，也不会指出谁的认识对，谁的认识错，因为无法保证自己的认识是对的。只是谈一下自我认识，在我的心里是不合坛友争论。

wuyuanzhen2010

首先感谢zzfjct版主提出了非常值得研究的问题。究竟是并联谐振还是串联谐振？这是一个多年以来引起争议不断的问题，现在借版主提出这个问题的东风，在认认真真地拜读的基础上，我提出自己的疑问，如下图所示：


现在的问题是，判断是并联谐振还是串联谐振，不能看形式上像并联还是串联，而是归根结底要看信号源，如果LC回路没有自我接收源信号的能力，当通过电容耦合接收源信号时，外信号源加在处于并联状态的LC的两端，那么该LC回路就是并联谐振，如图1所示。但是当LC回路通过电感耦合时，如图2，或者仅仅使用磁性天线而不使用外接天线时，如图4，则对LC回路而言，等效的信号源是处于和LC整个的回路串联的状态，那么该LC回路就应该是串联谐振，如图3和图4，进一步地说，如果既使用了磁性天线，又外接了电容耦合的天线，那么此时LC回路就是既有串联谐振又有并联谐振了。是不是这样呢？

changwanren

     关于串联谐振和并联谐振的判断，本论坛中已经讨论多回，感觉各自的认知即使再来几回，以很难达成一致。本人不发表见解，但也来蹭个热度。
    发一个实验记录，按下列电路图实验，应该是并联谐振吧？

但实验结果是：当LC谐振频率等于信号源频率时，谐振回路两端电压U2高出信号源电压U1，不满足并联谐振的谐振回路的两端电压等于信号源电压。
两者相差约90度

zzfjct

圆成居士 发表于 2025-1-6 13:23
收音机天线输入回路的谐振方式有争议，我还是第一次听说。书上都说是串联谐振，没有看到哪本书说是并联谐振 ...

都是普及读物惹的祸，普及基本知识任重道远。

K66

changwanren 发表于 2025-1-6 08:12
关于串联谐振和并联谐振的判断，本论坛中已经讨论多回，感觉各自的认知即使再来几回，以很难达成一致 ...

这个实验有一个条件没有明确, LC的谐振频率是否等于信源频率?
在这个实验电路中, LC端电压最大幅值并不出现在LC谐振时. 因为外面还有一个10PF电容,让谐振状态复杂化了.

changwanren

K66 发表于 2025-1-6 14:10
这个实验有一个条件没有明确, LC的谐振频率是否等于信源频率?
在这个实验电路中, LC端电压最大幅值并不 ...

     我发的此测量贴意在判别电路的串并联谐振，从电路的链接形式看，若把10p电容看作电源的一部分，对于几百千赫兹的频率来讲，10p电容阻抗比较大，是典型的并联谐振。但是通过实际测量，谐振回路两端的电压比信号源输出电压高，且相差约90度，是典型的串联谐振特点。
    对此进行了又一个实验测量，见下面电路图，把10p的电容纳入谐振回路的一个电容看待，这样谐振回路有两个电容和一个电感组成，若是串联谐振会在100欧姆的电阻上有最大电压极值，因为此时谐振电路阻抗最小。若是并联谐振，在100欧姆上会出现电压最小极值。
  
通过实际扫频测量，在100欧姆的电阻上得到了电压最大的极值。




   此电路究竟是串联谐振还是并联谐振，自己找不出满意的解释。

超级夜猫子

changwanren 发表于 2025-1-6 08:12
关于串联谐振和并联谐振的判断，本论坛中已经讨论多回，感觉各自的认知即使再来几回，以很难达成一致 ...

常老师，您把那个10pF的电容换成阻抗差不多的电阻试试看，如果结果还是差不多，那就应该应该可以反驳楼上几位的观点，如果结果不一样了，那就说明10pF的电容确实参与了谐振；我在测谐振时一般串电阻，幅度没详细比较过，但相位好像是同相的，在谐振边缘才会移相。

wuyuanzhen2010

zzfjct 发表于 2025-1-6 12:28
多谢关注！
谐振形式不可能因为信号耦合方式的不同而改变，高阻抗信号源配套并联谐振是阻值匹配需要决 ...

可是，您看磁性天线的接线图，不就是构成一个对f=1/(2pai根号下(LC))短路而对其它频率开路的串联谐振吗？

zzfjct

如果这个图你还能看成是串联谐振，我也是无语了。
你还是将顶楼的帖子仔细看看吧，重点是电路形式、高阻抗特征和与信号源的匹配要求。

北极兵

changwanren 发表于 2025-1-6 08:12
关于串联谐振和并联谐振的判断，本论坛中已经讨论多回，感觉各自的认知即使再来几回，以很难达成一致 ...

但实验结果是：当LC谐振频率等于信号源频率时，谐振回路两端电压U2高出信号源电压U1，不满足并联谐振的谐振回路的两端电压等于信号源电压。
两者相差约90度
常老师好，您的实验没有任何问题，但结论需要讨论。我认为上面红色字的条件的成立，必须是信号源直接并联在谐振回路上，但您实验的电路中，有10pF电容耦合，起到隔离作用，才有了90度相移和电压差，但并不会改变其LC并联谐振的本质，U1、U2以及后面加入的取样电阻的U，都是失量，不能光看数值大小，也要看相位，U1与U相位同相，U2则超前U1、U  90度，所以不可以直接比较。

wuyuanzhen2010

zzfjct 发表于 2025-1-6 22:17
如果这个图你还能看成是串联谐振，我也是无语了。
你还是将顶楼的帖子仔细看看吧，重点是电路形式、高阻抗 ...

正是按照您提出的这些原则，它恰恰就是串联谐振：


磁性天线接收到的信号是一点一点串在线圈里的，无论串联谐振还是并联谐振，在谐振状态下回路内部的谐振频率的电流都是相对最大的，所谓的“高阻”都是对外而言的。

现在看起来是zzfjct版主一人坚持磁性天线的初级线圈是并联谐振，而其他人包括以前出版的各种无线电书籍，都认为那是串联谐振，暂时达不成一致意见，现在有几位坛友谈了看法，还不够，恳请更多的坛友也谈谈看法，大佬们请开金口！