LC kringen en opslingering.

Hi HF-DIY,

In beide heb je opslingering bij de seriekring spanning en bij de parallelkring stroom.

Groet Henk.

In een seriekring vindt over de spoel en over de condensator spanningsopslingering plaats. Reken in het Dirksen-voorbeeld de stroom maar uit door de serieschakeling van L, R en C bij de resonantiefrequentie. Reken dan de spanning uit over de condensator bij de gevonden stroom. Reken ook de spanning uit over de spoel bij gevonden stroom.
In een parallelkring vindt door de spoel en door de condensator stroomopslingering plaats. Reken in het voorbeeld van Vastenhoud de stroom uit door de spoel en door de condensator bij resonantiefrequentie als deze aangestuurd wordt vanuit een stroombron met gegeven stroomsterkte.
Vastenhoud gaat uit van een afgestemde kring die aangesloten is op een antenne. Op de resonantiefrequentie is de impedantie van de LC-kring oneindig en het antennesignaal komt onversterkt en met ongewijzigde spanning je ontvanger binnen. Naast de resonantiefrequentie is de impedantie nul ohm en het antennesignaal komt totaal verzwakt de ontvanger binnen en je hoort niks. Wat dat betreft is het handig dat er een LC-kring in je ontvanger zit, anders hoorde je alle zenders tegelijk.

Was daar niet een ezelsbruggetje voor bij Dirksen.
LEICIE of iets dergelijks ?

Dat is het faseverschil. LEI: bij een spoel (L) ijlt stroom (I) na op de spanning (E). CIE: bij een condensator (C) ijlt stroom (I) voor op spanning (E)

@schimanski\
Ik heb alle Dirksen boeken nog ergens .
Moet ze weer een keertje afstoffen en openslaan merk ik
Maar idd dat was het !

[Bericht gewijzigd door Hubie op zaterdag 26 maart 2016 02:05:48 (12%)

Nu vraag ik mij af hoe groot die spannings of stroom -opslingering is.
Aangezien bij een parallelkring de impedantie over de kring oneindig hoog is. Is bij een serie kring de spannings opslingering stroom maal reactantie maal de Q van de kring?

Bij parallelresonatie is het resistief, L en C heffen elkaar dan op. Oneindige weerstand is dan ook alleen als het een ideaal model is.

Bij resonantie is bij een seriekring de stroom I=U/R. De reactantie van de condensator en de spoel is samen nul ohm. De spanning over de condensator is dus I x X_C. De spanning over de spoel is precies gelijk aan de spanning over de condensator maar wel in tegenfase.
Bij resonantie zou het faseplaatje ongeveer zo uit kunnen zien.

                       ^  U R
                       |
U C                    |                      U L
<----------------------+---------------------->

Bedankt voor het antwoord Ohm Pi en Lead Acid.
Als het goed is moet de spanning over de condensator dan zijn:
i x Xc x Q
en voor de spoel hetzelfde alleen dan met Xl ipv Xc.

De spanning over de condensator is gewoon I_C x X_C.
Q = X_C/R. Als je de spanning over de weerstand weet en je weet de Q van de trillingskring, dan zijn de absolute waarden van de spanning over de condensator en over de spoel U_C = U_L = Q x U_R

Bij Dirksen staat het goed; die noemt bij de parallelkring netjes de stroomoplingering.
Het amateurboek laat het een beetje hangen wat wat is.

Maar er is toch geen ezelsbrug nodig?
In een seriekring is de stroom door alle onderdelen even groot. Alleen de spanning kan dus opslingeren.
In een parallelkring is de spanning op alle onderdelen even groot. Alleen de stroom kan dus opslingeren.

--
Wat het misschien verwarrend maakt, is dat de parallelkring meestal niet wordt gebruikt om 'de stroom op te slingeren', maar meer om de spanning op alle NIET-gewenste frequenties te verlagen.
Dus: spanning op resonantie = bronspanning; spanning buiten resonantie = klein.
Dat komt door de lage reactantie van de kring buiten resonantie. Maar om dat te laten werken moeten bron en verbruiker wel een voldoend hoge inwendige impedantie hebben. En dat punt wordt vaak niet genoemd.

Op 26 maart 2016 21:03:00 schreef Frederick E. Terman:

Maar er is toch geen ezelsbrug nodig?
In een seriekring is de stroom door alle onderdelen even groot. Alleen de spanning kan dus opslingeren.
In een parallelkring is de spanning op alle onderdelen even groot. Alleen de stroom kan dus opslingeren.

Dat is inderdaad veel makkelijker en ook zinvoller (uit educatief oogpunt) dan een ezelsbruggetje.
Dat laatste is in situaties als deze iets om bv een examen te kunnen halen zonder dat je weet wat er nu eigenlijk gebeurd.

Dat de gezamelijke reactantie nul is en het R deel over blijft klopt en dat geeft nu vaak verwarring. Bij een ideale parallelkring is de impedantie theoretisch oneindig hoog maar als R nul is en jX_totaal ook nul is waar komt dan dat oneindig hoog vandaan ?

Dat wordt duidelijk als je het vectoriaal bekijkt. De reactantie jXc van de capaciteit daalt als de frequentie stijgt. Bij 0 Hz is hij oneindig hoog. De reactantie van de zelfinductie +jXl stijgt met het toenemen van de frequentie. Het is bij 0Hz 0 ohm.

Als je het grafisch per reactantie in 1 grafiet uittekent en het teken vergeet(verticaal dan |jXc| en |jXl| tegen de frequentie horizontaal) is er ergens in die grafiek een frequentie waar beide lijnen elkaar kruisen en dus de zelfde reactantie hebben. Alleen in werkelijkheid dus met een tegengesteld teken. jXc is daar negatief en jXl is positief. De reactanties zelf op dat punt zijn echter verre van nul. Dat is duidelijker als je vectoriaal werkt zoals ohm pi al laat zien. Als je de fase erbij tekent zul je op het resonantie punt een 180 graden fase sprong zien.

Als je het R deel erbij betrekt en de absolute impedanties ipv reactanties uit tekent ga je de invloed van het R deel zien. Dat zorgt voor een verschuiving waardoor de fase sprong niet meer op de resonantie frequentie is. De formule voor de resonantie frequentie van een parallelkring is officieel niet gelijk aan die van de serie kring. Bij de parallel kring hoort er nog een tweede deel bij wat het R deel van de impedanties gebruikt. Bij een seriekring heb je daar niet mee te maken omdat de stroom door de L en C altijd gelijk blijft. Bij een parallel kring moet en zal de spanning gelijk zijn maar de stroom zal op de Xc=Xl plaats dankzij de R delen niet gelijk zijn als de beide R delen niet gelijk zijn. Dus de gemeten resonantie frequentie is niet de plaats waar de fase sprong zit (de fase resonantie)

Maar om dat te laten werken moeten bron en verbruiker wel een voldoend hoge inwendige impedantie hebben. En dat punt wordt vaak niet genoemd.

Kan je dat uitleggen ?

de LC kring zelf reageert steeds op dezelfde wijze. Je krijgt spanning en stroomopslingering.

Of hij als serie of parallel beschouwt wordt, hangt er vanaf hoe je de voeding/meetinstumenten aansluit, maw zijn verbinding naar de buitenwereld en hoe deze er naar kijkt.
bvb,
zet je in dezelfde kring een A-meter in serie en een V-meter parallel, dan zullen beiden naar een piek gaan bij resonantie.

Dirksen zegt dan ook met nadruk dat beide kringen dezelfde zjn...

groeten

Kris

Op 27 maart 2016 10:35:00 schreef fred101:
[...]

Kan je dat uitleggen ?

Gemakkelijk. Een parallelkring heeft op resonantie een hoge impedantie, daarbuiten een lage.
Maar als ik hem voed uit een spanningsbron die zelf een heel lage inwendige impedantie heeft, dan verandert de spanning over de kring maar weinig. Ook buiten resonantie staat er dan praktisch evenveel spanning over. Er loopt dan alleen veel stroom. Maar omdat de belasting naar de spanning kijkt, hebben we daar niets aan.
Wil dus de spanning in resonantie een aardige waarde bereiken, en buiten resonantie flink zakken, dan moeten zowel de bron als de belasting een voldoend hoge impedantie hebben.

Nog anders gezegd: de bron en de belasting staan beiden parallel aan de parallelkring, en 'belasten' hem dus.
Voor een lage belasting betekent dat dat de piek niet hoog wordt; voor een lage bronweerstand betekent het dat de flank niet diep wordt. In beide gevallen gaat de Q (uitgedrukt als f/B) omlaag.

Net daarom vind je de parallelkring in een hoogimpedante omgeving (bvb collectorkring, stroombron) en een seriekring in een laagimpedante omgeving. bvb zuigkring in de emittor, althans in de klassieke toepassing. Doe je het omgekeerd, dan heb je er niet veel aan

groeten

Kris

Dat zal waar wezen. Als bron en belasting ieder heel hoogohmig zijn, zullen ze zich van die paar kilo van een seriekring niet veel aantrekken.

Er zijn (Duitse, uiteraard ) kristalfilters geweest met een enkel kristal in serieresonantie, waarvan de bandbreedte regelbaar was door de impedantie van de belasting te variëren (hoe dat laatste gedaan werd maakt hier niet uit; het zou het topic nodeloos verwarrend kunnen maken).

Hi Frederick E. Therman,

Dikke veer voor je uitleg!
In mijn ogen helder en correct.

Gegroet,
Bram

Op 27 maart 2016 12:55:15 schreef Frederick E. Terman:
Dat zal waar wezen. Als bron en belasting ieder heel hoogohmig zijn, zullen ze zich van die paar kilo van een seriekring niet veel aantrekken.
.

Ik heb een licht vermoeden dat dit ironisch bedoelt is... maar je weet wel wat ik bedoel, denk ik. maarre..Het woord zuigkring is idd niet correct gekozen as toepassing in de emittorleiding.
groeten

Kris

Nee, niet eens! Sorry als het zo overkwam. Maar het is het wel zo dat ik me altijd de reacties van de onderdelen zelf voorstel:
'Hé, zetten ze weer 1900 ohm in serie, wat moet dat nu weer!'
'Ah joh, we hebben er samen al ruim honderdduizend, dat beetje extra daar merk je niks van. Gaan met die microampères!'

uiteraard .

je past één seriekring toe in de emittorleiding of één parallelkring in de collector. Beide schakelingen zullen rond de resonantie de grootste versterking opleveren.

De ene maakt gebruik van de stroomopslingering (serie), de andere van de spanningsopslingering (parallel).

groeten

Kris

Nu haal je dingen door elkaar (in de gauwigheid, denk ik ).

De seriekring geeft geen 'stroomopslingering'. De stroom is op het maximum precies zo groot als dat hij in een gewone doorverbinding ook zou zijn. De selectiviteit ontstaat alleen doordat de stroom buiten resonantie láger is.
De spanning over de condensator en die over de spoel zijn echter ieder veel groter dan de totale spanning. Dat is de 'spanningsopslingering'.

De parallelkring geeft geen 'spanningsopslingering'. De spanning is op het maximum precies zo groot als dat hij onbelast ook zou zijn. De selectiviteit onstaat alleen doordat de spanning buiten resonantie láger is.
De stroom door de condensator en die door de spoel zijn echter ieder veel groter dan de totale stroom. Dat is de 'stroomopslingering'.

'Spanningsopslingering' is een toverwoord, gebruikt door schrijvers van radioboekjes die er zelf maar weinig van snapten. Het klinkt lekker magisch, en ze hoefden dan tenminste niets uit te leggen.

Feit is dat als je een spanningsbron (met inwendige weerstand) en een belasting aansluit op een parallelkring, de spanning NIET opslingert. De spanning is in resonantie gelijk aan de bronspanning, daarbuiten lager.
Er is dus wel een piek, maar die wordt gemaakt door de rest te verzwakken.

--
Er bestaan wel schakelingen waarbij van de echte 'spanningsopslingering' gebruik wordt gemaakt, maar die zitten iets anders in elkaar. Als je goed kijkt zie je daarin altijd een seriekring, waarbij de spanning van één van de componenten wordt afgenomen. Veel Q-meters werkten zo, bijvoorbeeld.

Bij een simpel middengolfknutseltje wordt vaak de antenne via een klein condensatortje op de top van de kring aangesloten (trouwens, de in verhouding korte antenne is zelf capacitief). Dat is dan de C in een serieschakeling, en de afstemkring vormt dan de L (hij staat dus iets naast zijn 'eigen' afstemming). Dan krijg je inderdaad wel opslingering van de spanning over de L (de kring dus), maar dat zul je in de populaire boekjes nooit correct uitgelegd zien.
Ofwel het ging de schrijver boven de pet, ofwel hij vond zijn lezers te dom.

door het late uur worden mijn schrijfsels wat onduidelijk...

Maar misschien praten we niet over dezelfde opstelling.

In het geval van een parallelkring geef ik als vb een kring aangesloten aan de collector van een GES schakeling. (stroombron dus, niet hetzelfde geval als Dirksen die via een spanningsbron de parallelketen voed).

Bij resonantie en een beetje Q wordt de spanning over de kring toch beduidend hoger dan de voedingsspanning van de schakeling?

groeten

Kris

Zolang de transistor open gestuurd wordt wordt er extra energie in de spoel opgeslagen, nl U_voeding x I_L x T. Deze energie wordt in één resonantieperiode in de verliesweerstanden van de spoel, condensator en bedrading weggewerkt. Daar hoort dus een zekere spanning bij. Deze kan inderdaad veel hoger zijn dan de voedingsspanning. In mijn ogen is dat geen spanningsopslingering.

Op 28 maart 2016 12:39:51 schreef kris van damme:
In het geval van een parallelkring geef ik als vb een kring aangesloten aan de collector van een GES schakeling. (stroombron dus, niet hetzelfde geval als Dirksen die via een spanningsbron de parallelketen voed).
Bij resonantie en een beetje Q wordt de spanning over de kring toch beduidend hoger dan de voedingsspanning van de schakeling?

Als je een parallelkring met een echte stroombron stuurt kun je natuurlijk hoge spanningen krijgen; maar dat is geen spanningsopslingering: je had geen oorspronkelijke spanning, maar stroom; er geldt dan gewoon de wet van ohm voor impedanties.

Bij de tor ligt dat iets anders. Even geïdealiseerd voorgesteld: zolang de transistor in klasse A werkt (lineaire versterking) kan de collectorspanning minimaal nul worden, en dus maximaal tweemaal de voedingsspanning.
De topspanning van de wisselspanning over de kring is dan gelijk aan de voedingsspanning.
Voorbeeld: voedingsspanning 12V, gemiddelde collectorspanning dus ook 12V; zwaait van 12 naar 0, terug naar 12, naar 24, terug naar 12, enzovoorts. De spanning over de kring gaat dus van 0 naar -12, terug naar 0, naar +12, terug naar 0, enzovoorts.
Dit geldt trouwens voor ELKE Q, of die nu 300 is, of maar 4. Nergens is sprake van een 'opslingering met een factor Q' van de spanning.
Wel van de stroom: de signaalstroom in de condensator, en ook die in de spoel, is Q maal zo groot als de totale signaalstroom.

In impulsbedrijf kun je een spoel 'laden' met stroom, en dan door snel afschakelen een hoge spanning laten leveren aan een hoge weerstand. Maar dat heeft niets meer met de oorspronkelijke vraag over lineair gebruik van afgestemde kringen te maken.