直列共振は、誘導性 (L)、容量性 (C)、抵抗性 (R) の要素が順番に接続された回路で発生します。共振周波数では、誘導性リアクタンスと容量性リアクタンスは大きさは同じですが、符号が反対で、実質的に互いに打ち消し合います。これにより、回路のインピーダンスは最小になり、主に抵抗 R によって決まります。RLC 回路の共振周波数は次のように定義されます:
抵抗器の電力消費は電流の 2 乗に比例します。これは、共振状態で電流が最大になると、電力消費も最大になることを示しています。この最大電力は次のように求められます:
ここで、I_max は共振時の最大電流です。
回路の帯域幅は、消費される電力が最大値の半分に減少する周波数範囲として定義されます。これは、電流が最大レベルの約 70.7% に減少する半電力周波数で発生します。帯域幅は、高半電力周波数と低半電力周波数の差として計算されます。
共振では、無効電力は消費されず、インダクタとコンデンサの間で振動し、抵抗電力は抵抗器で消費されます。品質係数は、回路に蓄積される最大エネルギーとサイクルごとに消費されるエネルギーの関係です。アプリケーションでは、RLC フィルタの Q 係数が高い無線送信機は、目的の信号を近くの周波数ノイズからより適切に除去できます。トレードオフは帯域幅です。Q が高いほど帯域幅が狭くなり、より包括的な周波数範囲を必要とするシステムではフィルタの適用範囲が制限される可能性があります。
RLC 直列共振回路は、効果的なバンドパスフィルタとして機能することで、無線送信における精密電気回路の例です。この回路は、共振周波数で電流振幅のピークを許容するように精密に設計されており、選択的な周波数の送信と受信が可能です。
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