LCkytkennöissä

LC-kytkennöissä (LC circuits) ovat passiivisia sähköverkkoja, joissa energia varastoidaan vuoroin magneettiseen kenttään kelassa (L) ja sähkökenttään kondensaattorissa (C). Ne ovat yleisiä taajuusvalintaan ja signaalin käsittelyyn ilman aktiivisia teholähteitä. Niiden toimintaa leimaa resonanssi, joka mahdollistaa taajuusvalinnan ja signaalin muokkauksen ilman tehovahvistusta.

Perusperiaate on, että L ja C muodostavat energianvaihtojärjestelmän: energia siirtyy magneettisen kentän ja sähköisen kentän välillä, mikä mahdollistaa suurten vasteiden kehittämisen tietyillä taajuuksilla.

Resonanssitaajuus määritellään ω0 = 1/√(LC) (f0 = ω0/2π).

Kytkentätyyppejä ovat sarja-LC ja parallel-LC. Sarjakytkennässä impedanssi Z = j(ωL − 1/(ωC)); resonanssissa ω = ω0 Z on käytännössä nolla. Parallel-kytkennässä kokonaisimpedanssi Z = 1/[j(ωC − 1/(ωL))]; resonanssissa Z → ∞.

Q-faktori ja kaistan leveys kuvaavat piirin tarkkuutta ja valintaominaisuutta: Q ≈ ω0L/Rs tai Q ≈ 1/(ω0CRs) riippuen siitä, mikä elementti kytkennässä on hallitseva. Kaistan leveys Δω ≈ ω0/Q.

Sovelluksia ovat suodattimet (esim. band-pass, notch), oskillaattorit (Colpitts, Hartley, Clapp) sekä taajuusvalintaa ja vastaanottoa tarvitsevat RF-verkot.

Haasteita ovat todelliset komponenttien ei-ideaalisuudet, kuten johtokanavien resistanssit, parasiittikondensaatiot ja -johtimet, lämpötilavaihtelut sekä kelojen ja kondensaattorien toleranssit, jotka rajoittavat laatua ja vakautta.

Käytännön muunnelmia ovat säädettävät LC-kytkennät varactor-diodien avulla tai mekaanisesti säädettävät kondensaattorit sekä kelat, jolloin resonanssitaajuutta voidaan muuttaa.