Copyright 20 13 Dorling Kindersley (India) Pvt. Ltd


  the Voltage Across capacitor – the Low-pass output



Download 5,69 Mb.
Pdf ko'rish
bet366/427
Sana21.11.2022
Hajmi5,69 Mb.
#869982
1   ...   362   363   364   365   366   367   368   369   ...   427
Bog'liq
Electric Circuit Analysis by K. S. Suresh Kumar

12.10.2 
the Voltage Across capacitor – the Low-pass output
The magnitude response for this output starts at unity at zero frequency and goes to zero as 
w
 



In between it may be a monotonically decreasing function or it may attain a maximum depending on 
the damping present in the circuit. The frequency-response function shown in Eqn. 12.9-3 is plotted in 
Fig. 12.10-3 for the various values of 
x
.
Gain
a
Phase
(rad)
b
c
d
e
f
2.8
2.6
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
0.5
–1
–1.5
–2
–2.5
1
0.6
0.8
0.4
0.2
0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2
0.2 0.4 0.6 0.8 1
a
b
c
d
e
f
1.2 1.4 1.6 1.8
1.4 1.6 1.8
2.4
ω
ω
n
ω
ω
n
Fig. 12.10-3 

Frequencyresponseofcapacitorvoltageinaseries
RLC
circuit:(a)
x

0.2,
(b)
x

0.3,(c)
x

0.5,(d)
x

0.7,(e)
x

1and(f)
x

2


12.32


SeriesandParallel
RLC
Circuits
This output is essentially a low-pass output. However, it is a bad low-pass filter if it is too under-
damped or too over-damped. This is so because we want the magnitude response of a low-pass filter to 
be reasonably flat till a particular value of 
w
and then fall to zero more or less rapidly. Only curves (c) 
and (d) in Fig. 12.10-3 look good from this point of view. In fact, the value of 
x
used in filter design is 
0.7 typically and this corresponds to curve (d).
Observe that for 
x
< 0.7 the magnitude response exhibits a peak. The ratio of this peak gain value 
to DC gain value is called resonant peak factor. The frequency at which the resonant peak in gain 
occurs is not the frequency at which resonance occurs in the circuit. Resonance occurs in the circuit at 
w
n
and the voltage across the resistor goes to a maximum value at that frequency. But the frequency at 
which the capacitor voltage goes to a maximum for fixed input amplitude is different from 
w
n
and it 
also depends on 
x
too. This frequency is less than 
w
n
and shifts more to the left with increase in 
x
. The 
expression for magnitude response (Eqn. 12.9-3) may be differentiated with respect to 
w
and set to 
zero to find the frequency at which maximum takes place (if at all there is a maximum) and the value 
of the maximum. The results will be
w
w
x
x
x
cp
n
cp
Q
R
Q
=

=

=

1 2
1
2
1
1
2
2
1
4
2
and
where 
w
cp
is the frequency at which gain maximum takes place and R
cp
is the resonant peak factor. The 
expressions reveal that there is a resonant peak only for 
x
< 1/



0.7.
The gain for capacitor voltage at 
w
n
is 1/2
x
as shown by Eqn. 12.9-3 with 
w
 
=
w
n
. This predicts large 
amplitude voltage across the capacitor when the damping factor is small. For example, the amplitude 
of voltage across the capacitor is 50 V when a 1 V sinusoid is applied to the circuit at resonant 
frequency if the 
x
factor is 0.01 (equivalently, factor is 50). How does this voltage amplification 
take place?
We have seen that the series circuit impedance is resistive and a minimum at 
w
n
. The reactance of 
and C cancel each other at that frequency. Hence decides the amplitude of current and the reactance 
of C multiplies this current amplitude to convert it into voltage amplitude. Therefore, the ratio of 
amplitude of capacitor voltage to amplitude of input voltage at 
w
n
must be 1/
w
n
RC. Similarly, the ratio 
of amplitude of inductor voltage to amplitude of input voltage at 
w
n
must be 
w
n
L/R. But, both these 
ratios are equal to the Q factor of the circuit as seen in the following equations.
1
1
2
1
2
w
x
w
x
n
L
C
n
L
C
RC
LC
RC
R
Q
L
R
L
LC R
R
Q
=
=
=
=
=
=
=
=
The voltage amplification factor for capacitor voltage and inductor voltage in a series
RLC
circuitatresonantfrequencyisits
Q
factor.
Resonant amplification of voltage in a series RLC circuit is one method used in high voltage 
engineering to generate high AC voltages from low voltage sources. Such amplification becomes 
possible because at resonant frequency the voltage across L will be of same amplitude and opposite 
phase as that of the voltage across C and therefore they cancel each other without absorbing any 
portion of input voltage to sustain them.


ResonanceinSeries
RLC
Circuit

12.33

Download 5,69 Mb.

Do'stlaringiz bilan baham:
1   ...   362   363   364   365   366   367   368   369   ...   427




Ma'lumotlar bazasi mualliflik huquqi bilan himoyalangan ©hozir.org 2024
ma'muriyatiga murojaat qiling

kiriting | ro'yxatdan o'tish
    Bosh sahifa
юртда тантана
Боғда битган
Бугун юртда
Эшитганлар жилманглар
Эшитмадим деманглар
битган бодомлар
Yangiariq tumani
qitish marakazi
Raqamli texnologiyalar
ilishida muhokamadan
tasdiqqa tavsiya
tavsiya etilgan
iqtisodiyot kafedrasi
steiermarkischen landesregierung
asarlaringizni yuboring
o'zingizning asarlaringizni
Iltimos faqat
faqat o'zingizning
steierm rkischen
landesregierung fachabteilung
rkischen landesregierung
hamshira loyihasi
loyihasi mavsum
faolyatining oqibatlari
asosiy adabiyotlar
fakulteti ahborot
ahborot havfsizligi
havfsizligi kafedrasi
fanidan bo’yicha
fakulteti iqtisodiyot
boshqaruv fakulteti
chiqarishda boshqaruv
ishlab chiqarishda
iqtisodiyot fakultet
multiservis tarmoqlari
fanidan asosiy
Uzbek fanidan
mavzulari potok
asosidagi multiservis
'aliyyil a'ziym
billahil 'aliyyil
illaa billahil
quvvata illaa
falah' deganida
Kompyuter savodxonligi
bo’yicha mustaqil
'alal falah'
Hayya 'alal
'alas soloh
Hayya 'alas
mavsum boyicha


yuklab olish