Q值不高的LC諧振電路,通常是導(dǎo)線電阻是影響Q值的主要因素。把線阻單獨(dú)表示出來(lái),就是這樣的電路:

按這個(gè)電路,諧振時(shí)Q值的計(jì)算是:
式1: Q值 = L感抗 / R線阻
這個(gè)電路在應(yīng)用中,經(jīng)常被等價(jià)為另一個(gè)電路:

圖2的電路在分析很多問(wèn)題時(shí)很有用。但諧振時(shí)Q值的算式變成這樣:
式2: Q值 = R阻抗 / L感抗
兩種形式都很好理解。圖1式1是串聯(lián)分壓模型,電感分壓是電阻分壓的Q倍。圖2式2是并聯(lián)分流模型,電感分流是電阻分流的Q倍。
圖2和式2對(duì)一個(gè)現(xiàn)成的電路有很好的描述力,但為設(shè)計(jì)電感帶來(lái)很大的迷惑。
按照?qǐng)D1式1,感抗與越大,Q值越大。而按圖2式2,感抗越小,Q值越大。
到底感抗越大越好還是越小越好?
原來(lái),圖2的R阻抗,是在電感確定之后才確定的,是從Q值反算出來(lái)的:
式3: R阻抗 = Q值 * L感抗
例如按圖1,R線阻=1歐,L感抗=20歐,則有Q值=20。如果等效成圖2電路,就有R阻抗=20歐*Q值=400歐。
當(dāng)線阻是影響Q值的主要因素時(shí),加大電感可以提高Q值,因?yàn)殡姼辛康脑黾颖染阻的增加更快。在電感量較小時(shí),電感量是與匝數(shù)的平方成正比的。
上例把匝數(shù)加大一倍(原來(lái)的2倍),那么R線阻=2歐(原來(lái)的2倍),L感抗=80歐(原來(lái)的4倍),便有Q值=40(原來(lái)的2倍)。折算為圖2,R阻抗=L感抗*Q值=80歐*40=3200歐(原來(lái)的8倍)。
但是,LC諧振回路要接負(fù)載。負(fù)載經(jīng)常都是真家伙并聯(lián)分流的。不考慮線阻時(shí),和圖2一樣的結(jié)構(gòu):

這時(shí)Q值的計(jì)算方法又和式2一樣結(jié)構(gòu):
式4: Q值 = R負(fù)載 / L感抗
因?yàn)镽負(fù)載是真實(shí)的,不是反算出來(lái)的,所以式4表明L感抗越小,Q值越高。
把串聯(lián)線阻和并聯(lián)負(fù)載都畫(huà)出來(lái),就是這樣:

L電感正好夾在R線阻和R負(fù)載之間。為了Q值高,L感抗要盡量比R負(fù)載小,以便獲得盡量大的分流。同時(shí),L感抗要盡量比R線阻大,以便獲得盡量大的分壓。
如果R線阻=1歐,R負(fù)載=1萬(wàn)歐,那么L感抗最好就是100歐。這樣,能量被R負(fù)載分流去1%,被R線阻分壓1%,共損失1/50,最后得到Q值=50。
感抗的最佳值,是R線阻與R負(fù)載的幾何平均值。
如果R線阻=1歐,R負(fù)載=1萬(wàn)歐,提高感抗到200歐,那么分流消耗為1/50,分壓消耗=1/200,合并消耗1/40,于是Q值=40,下降了。
由此可見(jiàn),靠拼命提高電感來(lái)提高空載Q值是不可取的。式1就是算空載Q值的。如果感抗太高,一接上負(fù)載分流,Q值立即崩潰。
所謂“空載Q值越高,有載Q值就越高”的說(shuō)法是站不住腳的。用提高電感來(lái)提高Q值,必須在合理的范圍之內(nèi)。如果是減小線阻提高Q值,那是無(wú)害的,當(dāng)然對(duì)提高有載Q值也有好處。
R線阻,R負(fù)載,L感抗三者的關(guān)系,已經(jīng)規(guī)定了電路Q值的上限。要提高有載Q值,主要還是在三者之間謀劃。
這一種關(guān)系同時(shí)論證了高頻下需要用小的電感配合小的電容。感抗是會(huì)隨著頻率升高而升高的。感抗升得太高,超出合理范圍,有載Q值會(huì)明顯下降。
我們還可以看容抗,諧振時(shí)容抗與感抗是相等的?諝饪勺冸娙莸淖兓钪庇^。經(jīng)常可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)可變電容調(diào)得越來(lái)越小,就會(huì)越來(lái)越失去調(diào)諧能力。電容太小確實(shí)會(huì)失去對(duì)電路的操控能力,有這里說(shuō)的原因,也有別的原因。隨著電容變小,如果發(fā)現(xiàn)空載的選擇性越來(lái)越好,而有載的選擇性越來(lái)越差,那就是這里的說(shuō)原因:感抗太大。
最后補(bǔ)充:在高Q值的領(lǐng)域,影響Q值的損耗不僅線阻。在各種損耗中,有的可以等價(jià)為串在線圈上的電阻,但也有與電壓相關(guān)的損耗,例如電容漏電,它本來(lái)就是一個(gè)并在線圈上的電阻。負(fù)載中也不僅限于并聯(lián)方式,也會(huì)有串聯(lián)的因素。什么屬于分壓消耗,什么屬于分流消耗,如何針對(duì)性地調(diào)整電感量,此類高級(jí)課題屬于后話。礦石機(jī)的實(shí)際情況更復(fù)雜,除了空載、有載之處,還有天線地線的影響。