¿Cuál es el significado físico de un circuito LC que tiene una función de transferencia negativa?

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Digamos que tienes un circuito LC ideal:

simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab

La función de transferencia de este circuito es un divisor de voltaje complejo: $$ \ frac {\ frac {1} {sC}} {sL + \ frac {1} {sC}} $$ $$ \ frac {1} {s ^ 2LC + 1} $$ $$ \ frac {1} {1- \ omega ^ 2LC} $$

Eso significa que para valores grandes de C, L y / o \ $ \ omega \ $, la función de transferencia se vuelve negativa. ¿Qué significado físico tiene esto? ¿La señal pasa 180 grados fuera de fase con la entrada? ¿Tal vez me esté perdiendo un signo de magnitud en alguna parte?

    
pregunta Stephen Collings

1 respuesta

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¿La señal pasa 180 grados fuera de fase con la entrada?

Sí, eso es lo que implica lo negativo

En la resonancia (\ $ \ omega = \ dfrac {1} {\ sqrt {LC}} \ $) el ángulo de fase pasa a través de -90º desde 0º en su camino hasta 180º.

También es interesante notar que en resonancia la fórmula se vuelve infinita en valor también porque no hay amortiguación en el circuito para restringirla.

¿Cómo se vuelve infinito el voltaje a través de C? Es porque la impedancia de entrada a la combinación en serie de L y C (en resonancia) es cero y, por lo tanto, fluyen corrientes infinitas. Por supuesto, no es práctico y el análisis más regular se realiza con una serie R agregada: -

\ $ \ dfrac {Vc} {Vin} \ $ = \ $ \ dfrac {\ frac {1} {LC}} {s ^ 2 + s \ frac {R} {L} + \ frac {1} {LC}} \ $

Donde \ $ \ frac {1} {\ sqrt {LC}} \ $ es la frecuencia de resonancia natural.

Esta vez, en resonancia, el denominador tiene \ $ j \ omega \ frac {R} {L} \ $ en la fórmula. Así es como se ve la respuesta de amplitud y fase: -

R Elegí ser 1 \ $ \ Omega \ $, L es 100uH y C es 25nF. Tiene un pico (porque R es bastante bajo) a más de 30dB, pero puede ver que la fase hace todas las cosas interesantes con una resonancia cercana donde se desplaza 180º en un pequeño rango de frecuencias.

    
respondido por el Andy aka

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