Q0是怎么和頻率/帶寬扯上關(guān)系的呢？

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在前面文章中我們介紹了品質(zhì)因數(shù)Q0的相關(guān)概念，今天我們一起看看Q0和頻率和3dB帶寬的關(guān)系？單純看符號(hào)的字面意思，我們很難將品質(zhì)因數(shù)Q0和帶寬BW聯(lián)系起來，尤其是還有中心頻率F0. 今天我們一起來解一下這個(gè)問題。Q0到底是怎么和頻率/帶寬扯上關(guān)系的呢？

這個(gè)還要從Q0的最初定義來解答。Q0是描述一個(gè)諧振回路品質(zhì)好壞的一個(gè)參量，其定義為一個(gè)周期內(nèi)儲(chǔ)能和平均耗能的比值。這個(gè)諧振回路既可以是RLC串聯(lián)諧振回路，也可以是RLC并聯(lián)諧振回路。

我們以一個(gè)RLC串聯(lián)諧振回路為例。

這個(gè)電路在電阻R上的傳輸函數(shù)H(w)的幅度值如下：

在諧振頻率點(diǎn)w0處，傳輸函數(shù)H(w)的幅度最大等于1，

H(ω)的幅度值隨著電阻R的不同，響應(yīng)曲線如下圖所示：

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上圖那個(gè)幅度值最大的點(diǎn)對(duì)應(yīng)的頻率就是RLC串聯(lián)諧振電路的諧振頻率。觀察上圖，確實(shí)發(fā)現(xiàn)3dB帶寬和R有某種特殊的關(guān)系，R越大，3dB帶寬越大。

在RLC串聯(lián)諧振回路中，單位周期內(nèi)消耗的功率就是電阻R消耗的功率P(w)。

P(w)是一個(gè)關(guān)于頻率的函數(shù)，當(dāng)在諧振點(diǎn)處，電阻消耗的功率P（w）最大：

我們做出傳輸函數(shù)H(w)的功率傳輸曲線，如下圖?？纯?dB帶寬是怎么來的？

3dB帶寬，也就是當(dāng)功率下降一半的時(shí)候的帶寬。這個(gè)3dB來自于10log(1/2)。當(dāng)功率下降一半，也就是電壓下降1/根號(hào)（2）時(shí)。這時(shí)候有：

求解上式就可以得到w的兩個(gè)根，分別是w1和w2

這時(shí)候，3dB帶寬就可以得到了：

BW 3dB=w2-w1=R/L

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記住了，3dB帶寬就和電阻R和電感L聯(lián)系起來了。這個(gè)就為品質(zhì)因數(shù)Q0和帶寬的關(guān)系埋下了伏筆。

我們接著看RLC串聯(lián)諧振回路的Q0的計(jì)算。在RLC諧振回路的總儲(chǔ)能等于電感和電容儲(chǔ)能的和：

在給定電流和電壓情況下，總儲(chǔ)能Es可以表示為：

在諧振點(diǎn)w0處，

而單位周期內(nèi)的平均耗能Ed就可以表示為：

那這個(gè)品質(zhì)因數(shù)Q0的公式就可以表示為：

我們只取前面Q0和電感的關(guān)系：

把3dB帶寬的公式帶入就可以得到：

當(dāng)然角頻率w和頻率f的關(guān)系帶入就得到了這個(gè)關(guān)系，這個(gè)Q值和頻率的關(guān)系，對(duì)于實(shí)際電路的測試有很大的用處，大大簡化了Q0的測試。

到這里，大家是不是就清楚了。

同理用RLC并聯(lián)諧振回路也能得到同樣的結(jié)果。

表格給出了LC諧振回路最基本的特性公式。不用記住，有個(gè)印象就行。

參考文獻(xiàn)：

1，詳解品質(zhì)因數(shù)Q0

2，F(xiàn)requency response: Resonance, Bandwidth, Q factor

3，Tuned Circuit Filter Quality Factor