LC 공진 계산기: 주파수·L·C·Q
LC 회로의 공진 주파수, 또는 목표 주파수에 필요한 L·C와 리액턴스·특성 임피던스를 구하고, R을 더하면 Q·대역폭·−3 dB 주파수도 계산합니다.
접두어: p n u(µ) m k M G — 10u, 4.7n, 2u2, 100p, 13.56M. 소문자 m은 밀리, 대문자 M은 메가입니다.
scipy로 회로 임피던스에서 수치적으로 구한 공진점과 반전력점으로 확인했습니다. 브라우저에서 실행됩니다.
사용법
- 구할 값을 고릅니다: 공진 주파수, 인덕턴스, 커패시턴스.
- 아는 두 값을 10u, 100p, 4k7, 10.7M 같은 접두어로 입력합니다.
- 필요하면 저항을 넣고 직렬·병렬을 골라 Q, 대역폭, 두 −3 dB 주파수를 확인합니다.
자세한 설명
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인덕터와 커패시터는 두 리액턴스가 같아 상쇄되는 f0 = 1 / (2π√(LC))에서 공진합니다. 이 계산기는 빠진 값을 구합니다. L과 C로 주파수를, 또는 455 kHz·10.7 MHz 중간주파수, 13.56 MHz RFID 안테나, 50 Hz 노치 같은 목표에 필요한 인덕턴스나 커패시턴스를 구하고, 각속도, 주기, 공진 시 각 소자의 리액턴스, 특성 임피던스 √(L/C)도 보여 줍니다. 값은 공학 접두어로 입력합니다: 10u, 4.7n, 2u2, 100p, 13.56M(소문자 m은 밀리, 대문자 M은 메가). 저항을 더하면 실제 회로의 선택도를 얻습니다. L·C와 직렬인 R이면 Q = √(L/C)/R, 대역폭은 R/(2πL)이고, 병렬 탱크에 걸린 R이면 Q = R/√(L/C), 대역폭은 1/(2πRC)입니다. 두 반전력 주파수는 f0 ± BW/2가 아니라 정확히 계산합니다. 로그 눈금에서 대칭이라 f1 · f2 = f0²이므로, Q가 낮으면 아래쪽이 위쪽보다 f0에 훨씬 가깝습니다. 이상적 모델이 빠뜨리는 부분이 실제로는 중요합니다. 실제 인덕터의 권선 저항은 탱크 양단이 아니라 인덕터와 직렬이라, 병렬 회로의 위상 0 주파수를 f0보다 약간 낮춥니다(√(1 − R²C/L)배). 두 소자 모두 자기 공진과 기생 성분이 있어 고주파에서는 이것이 지배적이고, 소자 허용 오차는 제곱근으로 f0를 움직여 커패시터 10% 오차는 주파수를 약 5% 옮깁니다. 트리머 커패시터나 조정 코어가 있는 이유입니다.
자주 묻는 질문
공진 주파수 공식은?
f0 = 1 / (2π√(LC))이며 L은 헨리, C는 패럿입니다. 예를 들어 10 µH와 100 pF는 5.033 MHz에서 공진합니다. 그 주파수에서 인덕터의 리액턴스 2πfL과 커패시터의 1/(2πfC)가 같아 서로 상쇄됩니다.
직렬 공진과 병렬 공진의 차이는?
직렬 LC는 공진에서 임피던스가 최소(이상적으로 0, 실제로는 직렬 저항)라 그 주파수를 통과시킵니다. 병렬 LC 탱크는 임피던스가 최대라 그 주파수를 막거나, 발진기·중간주파 단에서는 선택합니다. 공진 주파수 공식은 둘 다 같습니다.
여기서 Q와 대역폭은 무슨 뜻인가요?
Q는 회로 응답의 날카로움으로, 반전력(−3 dB) 점 사이 대역폭은 f0/Q입니다. 직렬 회로는 저항이 작을수록, 병렬 탱크는 양단 저항이 클수록 Q가 높습니다. R이 없으면 이상 회로의 Q는 무한대이므로 R을 입력했을 때만 표시합니다.
−3 dB 점이 f0를 중심으로 같은 간격이 아닌 이유는?
로그 주파수 눈금에서 대칭이라 두 값의 곱이 정확히 f0²입니다. Q가 높으면 산술 대칭과의 차이가 아주 작지만, Q가 1에 가까우면 위쪽 점이 아래쪽보다 눈에 띄게 멉니다. 계산기는 둘 다 정확히 구합니다.
실제 회로의 공진 주파수가 다른 이유는?
소자 허용 오차(커패시터·인덕터는 흔히 ±5~20%), 배선과 PCB 패턴의 부유 용량, 인덕터 자체의 권선 용량, 손실 저항이 모두 주파수를 옮깁니다. f0는 L·C의 제곱근에 반비례하므로 어느 한쪽 10% 오차는 주파수를 약 5% 옮깁니다.
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