《電阻、電容、電感及其阻抗、容抗、感抗概念回顧》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《電阻、電容、電感及其阻抗、容抗、感抗概念回顧（7頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、電阻、電容、電感及其阻抗、容抗、感抗概念回顧 () [原創(chuàng)]作者 由于目前板卡中的固態(tài)電容被廣泛的使用與普及，造成一些非專業(yè)網(wǎng)站和非專業(yè)人員常把電容和阻抗混淆在一起。我們可以經(jīng)常看到一些非專業(yè)網(wǎng)站的文章里談到固態(tài)電容的阻抗或阻抗特性如何如何等，錯誤的認(rèn)為“固態(tài)電容具有低阻抗特性”。 為使大家清楚的認(rèn)識阻抗與電阻、電容、電感、感抗、容抗之間的關(guān)系，我來講解一下這方面的專業(yè)知識。 電阻 有阻礙電流通過的作用，這種阻礙作用叫作電阻，以字母R或r表示，單位為歐姆Ω。 電容 表示被介質(zhì)分隔的二個任何形狀的導(dǎo)體，在單位電壓作用下，容儲電場能量（電荷）能力的一個參數(shù)，以字母C表示，單位為法拉F

2、。電容在數(shù)值上等于導(dǎo)體所具有的電量與兩導(dǎo)體電位差（電壓）之比值，既： C=Q/U 式中：C--電容，Q--電荷，U--電壓 電荷以字母Q表示，單位為庫侖。一個電子的電荷是1.6×10ˉ19庫侖。 電感 自感與互感的統(tǒng)稱。 自感---當(dāng)閉合回路中的電流發(fā)生變化時，回路本身的磁通也發(fā)生變化，因此在回路中會產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，這種現(xiàn)象稱為自感現(xiàn)象，這種感應(yīng)電動勢叫做自感電動勢。以字母L表示，單位為亨H。 互感---當(dāng)兩只線圈互相靠近，其中一只線圈中電流發(fā)生變化時，則其與第二只線圈環(huán)鏈的磁通也發(fā)生變化，在第二只線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。這種現(xiàn)象叫做互感現(xiàn)象，簡稱互感。以字母M表示，單位為亨H。

3、感抗 交流電流過具有電感的電路時，電感有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫做感抗，以符號XL表示，單位為歐姆Ω。感抗在數(shù)值上等于電感L乘以頻率?的2π倍，即： XL=2πfL 容抗 交流電流過具有電容的電路時，電容有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫做容抗，以符號XC表示，單位為歐姆。容抗在數(shù)值上等于2π與電容C，頻率?乘積的倒數(shù)，即： XC=1/（2πfC） 阻抗 交流電流過具有電阻、電感、電容的電路時，它們有阻礙交流電流過的作用，這種作用叫作阻抗，以字母Z表示，單位為歐姆Ω 。阻抗在數(shù)值上等于電阻的平方與感抗減容抗之差的平方之和的平方根。既： Z=√R2 +{2πfL - 1/(2π

4、fC)}2 為使大家能夠看清楚，特將上述公式截圖。 感抗、容抗、阻抗的公式。如圖： 什么叫作固態(tài)電容 固態(tài)電容的全稱為：固態(tài)鋁質(zhì)電解電容。它與普通電容（液態(tài)鋁質(zhì)電解電容）的最大區(qū)別在于使用了不同介質(zhì)的介電材料，液態(tài)鋁電容介電材料為電解液，而固態(tài)電容的介電材料則為導(dǎo)電性高分子。固態(tài)電容的優(yōu)點是溫度適應(yīng)范圍寬（固態(tài)電容的極限溫度一般為105度，而液態(tài)電解電容的極限溫度為85度），介質(zhì)損耗小。 通過前面講到的阻抗定義和公式，我們可以清楚的看到：阻抗與容抗有關(guān)，而容抗與頻率和容量有關(guān)，與電容的介電材料沒有任何關(guān)系（理論計算的等效電路≠實際數(shù)值的運用）。 下面講一下電容知識及電容常用的

5、技術(shù)參數(shù)。 電容常用的介質(zhì)材料（用字母表示）： A 鉭電解 B 聚丙乙烯等非極性薄膜 C 高頻陶瓷 D 鋁電解 E 其他材料電解 G 合金電解 H 紙膜復(fù)合 I 玻璃鈾 J 金屬化紙介 L 聚酯等極性有機(jī)薄膜 N 鈮電解 O 玻璃膜 Q 漆膜 Y 云母 Z 紙 電容的主要參數(shù) 1．標(biāo)稱容量及偏差 電容量是電容器的基本參數(shù)，其數(shù)值標(biāo)注在電容器表面上。不同類型的電容器有不同系列的容量標(biāo)稱值。電容器的容量偏差等級有多種，一般偏差都在5%以上。 2．額定電壓 能夠保證長期工作而不致?lián)舸╇娙萜鞯淖畲箅妷悍Q為電容器的額定工作電壓。額定電壓系列隨電容器種類不同而有所不同，例如，紙介和瓷介電容器

6、的額定電壓可從幾十伏到幾萬伏；電解電容器的額定電壓可從幾伏到幾千伏。額定電壓的數(shù)值通常都在電容器上標(biāo)出。 3．溫度系數(shù) 電容溫度系數(shù)定義： 溫度變化所引起的容量相對變化。 4．絕緣電阻 理想電容器的介質(zhì)應(yīng)當(dāng)是不導(dǎo)電的絕緣體，實際電容器介質(zhì)的電阻為絕緣電阻，有時亦稱為漏電阻。 電容器的絕緣電阻：直流電壓加在電容上，并產(chǎn)生漏導(dǎo)電流，兩者之比稱為絕緣電阻。當(dāng)電容較小時，主要取決于電容的表面狀態(tài)和介質(zhì)的性能。 5．損耗角正切 實際在電容器兩端加交流電壓時要產(chǎn)生功率損耗。產(chǎn)生損耗的原因是由電容器絕緣電阻造成的。一般用電容器損耗功率（有功功率）與電容器存儲功率（無功功率）之比來表示，定義為損

7、耗角正切 tgδ。 電容器損耗角正切的tgδ值相差很大，尤其對高頻電路或?qū)π盘栂辔灰髧?yán)格的電路，電容器的tgδ值大小對電路的性能有較大的影響，電容損耗角正切tgδ值越小越好。 對電容器而言，常用損耗角δ和損耗因數(shù)D來衡量其質(zhì)量。 6. 損耗因數(shù) 電容在電場作用下因發(fā)熱所消耗的能量叫做損耗。在直流電場的作用下，電容器的損耗以漏導(dǎo)損耗的形式存在，一般較小。在交變電場的作用下，電容的損耗不僅與漏導(dǎo)有關(guān)，而且與周期性的極化建立過程有關(guān)。各類電容都規(guī)定了其在某頻率范圍內(nèi)的損耗允許值，電容的損耗主要由介質(zhì)損耗，電導(dǎo)損耗和電容所有金屬部分的電阻所引起的。 電阻 電容 電感 電抗 阻抗 電路在如

8、下電流發(fā)生變化時能產(chǎn)生電動勢的性質(zhì)，即電感。 一、自感與互感 　?。ㄒ唬┳愿? 　　當(dāng)線圈中有電流通過時，線圈的周圍就會產(chǎn)生磁場。當(dāng)線圈中電流發(fā)生變化時，其周圍的磁場也產(chǎn)生相應(yīng)的變化，此變化的磁場可使線圈自身產(chǎn)生感應(yīng)電動勢（電動勢用以表示有源元件理想電源的端電壓），這就是自感。 　?。ǘ┗ジ? 　　兩個電感線圈相互靠近時，一個電感線圈的磁場變化將影響另一個電感線圈，這種影響就是互感?；ジ械拇笮∪Q于電感線圈的自感與兩個電感線圈耦合的程度。 ? ? （三）電感器的作用 　　電感器的主要作用是對交流信號進(jìn)行隔離、濾波或與電容器、電阻器等組成諧振電路。 ? ? ? ?

9、 ? ?電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗，用X表示。 　　類似于直流電路中電阻對電流的阻礙作用，在交流電路（如串聯(lián)RLC電路）中，電容及電感也會對電流起阻礙作用，稱作電抗，其計量單位也叫做歐姆。在交流電路分析中，電抗用 X 表示，是復(fù)數(shù)阻抗的虛數(shù)部分，用于表示電感及電容對電流的阻礙作用。電抗隨著交流電路頻率而變化，并引起電路電流與電壓的相位變化。 　　阻抗即電阻與電抗的總合。 實驗 電阻、電感、電容元件 阻抗特性的測定 （驗證性實驗） 一、學(xué)時分配 3學(xué)時。 二、實驗?zāi)康? 1. 熟悉交流阻抗的測量方法，驗證電阻、感抗、容抗與頻率之間的關(guān)系，測定

10、 ～、～與～特性曲線及電路元件參數(shù)對響應(yīng)的影響。 2. 加深理解R、L、C元件端電壓與電流的相位關(guān)系，學(xué)會測量阻抗角的方法。 三、實驗原理 元件阻抗頻率特性的測量電路如圖7-1所示，圖中的r是提供測量回路電流的標(biāo)準(zhǔn)電阻，流過被測元件的電流可由r兩端的電壓除以r阻值所得。若用雙蹤示波器同時觀察與被測元件兩端的電壓，就會展現(xiàn)出被測元件兩端的電壓和流過該元件電流的波形，從而測出電壓與電流的幅值及它們之間的相位差。 圖7-1 實驗原理圖 將R、L、C元件串聯(lián)或并聯(lián)，亦可用同樣的方法測得串聯(lián)或并聯(lián)后的阻抗模與頻率之間的關(guān)系～，稱為阻抗的幅頻特性。 元件的阻抗角隨輸入信號的頻率變化而改變，

11、阻抗角與頻率之間的關(guān)系～，稱為阻抗的相頻特性。用雙蹤示波器測量阻抗角的方法如圖14.7-3所示，示波器熒光屏上，波形的一個周期占n格，相位差占m格，則阻抗角為。 圖7-2 阻抗角的測量 四、實驗儀器和器材 1. 雙蹤示波器1臺 2. 信號發(fā)生器1臺 3. 交流毫伏表1臺 4. 頻率計1臺 5. 電阻2只 1KΩ×1；100Ω×1 6. 電容1只 0.01μF×1 7. 電感1只 15mH×1 8. 短接橋和連接導(dǎo)線若干 P8-1和50148 9. 實驗用9孔插件方板1塊 297mm×300mm 五、實驗內(nèi)容 1. R、L、C元件阻抗頻率特性的測定 搭接RLC

12、串聯(lián)實驗電路，將信號發(fā)生器的正弦波輸出作為激勵，使其電壓幅值為4V，并在改變頻率時保持不變。把信號發(fā)生器的輸出頻率從1KHz逐漸增至20KHz（用頻率計測量），并使開關(guān)S依次接通R、L、C三個元件，用交流毫伏表分別測量R、L、C元件上的電壓及電阻r上的電壓Ur，并通過計算得到各頻率點的R、與的值，記入表7-1中。 表7-1 R、L、C元件阻抗頻率特性的測定 頻率f（KHz） 1 2 5 10 15 20 R UR（V） ? ? ? ? ? ? IR（mA） ? ? ? ? ? ? R（KΩ） ? ? ? ? ? ? L UL（V

13、） ? ? ? ? ? ? IL（mA） ? ? ? ? ? ? XL（KΩ） ? ? ? ? ? ? C UC（V） ? ? ? ? ? ? IC（mA） ? ? ? ? ? ? XC（KΩ） ? ? ? ? ? ? 2. R、L、C元件阻抗角的測定 圖7-1所示電路中，信號源的頻率f=10KHz，用雙蹤示波器觀察R、L、C元件的阻抗角，在示波器上讀出m、n值，記入表7-2中，并計算阻抗角φ值。 表7-2 R、L、C元件的阻抗角 元件 m（格） n（格） φ（度） R ? ? ? L

14、 ? ? ? C ? ? ? 3. RLC串聯(lián)電路阻抗相頻特性的測定。 連接RLC串聯(lián)電路，正弦信號發(fā)生器的幅值為4V、頻率從0.5KHz逐漸增至20KHz，在示波器上觀察電壓、電流波形，讀出m、n值，將數(shù)據(jù)記入表7-3中，并計算電壓、電流的相位差，即RLC串聯(lián)電路的阻抗角。 表7-3 RLC串聯(lián)電路的阻抗相頻特性 頻率f（KHz） 0.5 1 2 5 10 15 20 n（格） ? ? ? ? ? ? ? m（格） ? ? ? ? ? ? ? φ（度） ? ? ? ? ? ? ? 六、實驗注意事項 1.

15、 交流毫伏表屬于高阻抗電表，測量前必須先調(diào)零。 2. 測阻抗角φ時，示波器的“V/div”和“t/div”的微調(diào)旋鈕應(yīng)旋置“校準(zhǔn)位置”。 七、思考題 測量R、L、C各個元件的阻抗角時，為什么要與它們串聯(lián)一個小電阻？它對實驗中測得的數(shù)據(jù)有何影響？可否用一個小電感或大電容代替？為什么？ 八、實驗報告要求 1. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在坐標(biāo)紙上繪制R、L、C三個元件的阻抗頻率特性曲線，從中可得出什么結(jié)論 2. 根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，在方格紙上繪制RLC串聯(lián)電路的阻抗相頻特性曲線，并總結(jié)、歸納出結(jié)論。 高頻電路和低頻電路的定義和頻率劃分 2012-01-09 21:17:42| 分類： 電子電路

16、 １，定義： 當(dāng)信號的上升/下降沿時間< 3~6倍信號傳輸時間時,即認(rèn)為是高速信號. 對于數(shù)字電路，關(guān)鍵是看信號的邊沿陡峭程度，即信號的上升、下降時間， 按照一本非常經(jīng)典的書《High Speed Digtal Design>的理論,信號從10%上升到90%的時間小于6倍導(dǎo)線延時,就是高速信號! 即－－即使8KHz的方波信號,只要邊沿足夠陡峭,一樣是高速信號,在布線時需要使用傳輸線路論 ． ２，頻率劃分： 高低頻劃分： 　　極低頻　ELF　3KHZ以下 　　甚低頻　VLF　3-30KHZ 　　低　頻　LF　30-300KHZ 　　中　頻　MF　300-3MHZ 　　

17、高　頻　HF　3-30MHZ 　　甚高頻　VHF　30-300MHZ(電視1---12頻道) 　　特高頻　UHF　300-3GHZ(電視13頻道以上) 　　超高頻　SHF 3G-30GHZ 　　也有這樣劃分： 　　頻率按照規(guī)定劃分，以便有專業(yè)的交流語言： 　　超低頻：0.03-300Hz 　　極低頻：300-3000Hz(音頻) 　　甚低頻：3-300KHz 　　長　波：30-300KHz 　　中　波：300-3000KHz 　　短　波：3-30兆 　　甚高頻：30-300兆 　　超高頻：300-3000兆 　　特高頻：3-30G 　　極高頻：30-300G 　

18、　遠(yuǎn)紅外：300－3000G 大家在布線時應(yīng)該注意：一般來說，頻率在1MHz以下,可用一點接地；高于10MHz時，采用多點接地；在1～10MHz之間可用一點接地，也可用多點接地。 駐波比　　駐波比-SWR 　　駐波比全稱為電壓駐波比，又名VSWR和SWR，為英文Voltage Standing Wave Ratio的簡寫。 　　在入射波和反射波相位相同的地方，電壓振幅相加為最大電壓振幅Vmax ，形成波腹；在入射波和反射波相位相反的地方電壓振幅相減為最小電壓振幅Vmin ，形成波節(jié)。其它各點的振幅值則介于波腹與波節(jié)之間。這種合成波稱為行駐波。駐波比是駐波波腹處的聲壓幅值Vmax與

19、波節(jié)處的聲壓Vmin幅值之比。在駐波管法中，測得駐波比，就可以求出吸聲材料的聲反射系數(shù)和吸聲系數(shù)。 　　在無線電通信中，天線與饋線的阻抗不匹配或天線與發(fā)射機(jī)的阻抗不匹配，高頻能量就會產(chǎn)生反射折回，并與前進(jìn)的部分干擾匯合發(fā)生駐波。為了表征和測量天線系統(tǒng)中的駐波特性，也就是天線中正向波與反射波的情況，人們建立了“駐波比”這一概念， 　　SWR=R/r=(1+K)/(1-K) 　　反射系數(shù)K=(R-r)/(R+r) 　　(K為負(fù)值時表明相位相反) 　　式中R和r分別是輸出阻抗和輸入阻抗。當(dāng)兩個阻抗數(shù)值一樣時，即達(dá)到完全匹配，反射系數(shù)K等于0，駐波比為1。這是一種理想的狀況，實際上總存在反射，所以駐波

20、比總是大于1的。 　　射頻系統(tǒng)阻抗匹配。特別要注意使電壓駐波比達(dá)到一定要求，因為在寬帶運用時頻率范圍很廣，駐波比會隨著頻率而變，應(yīng)使阻抗在寬范圍內(nèi)盡量匹配。 　　駐波比的含義： 　　駐波比就是一個數(shù)值，用來表示天線和電波發(fā)射臺是否匹配。如果 SWR 的值等于1， 則表示發(fā)射傳輸給天線的電波沒有任何反射，全部發(fā)射出去，這是最理想的情況。如果SWR 值大于1， 則表示有一部分電波被反射回來，最終變成熱量，使得饋線升溫。被反射的電波在發(fā)射臺輸出口也可產(chǎn)生相當(dāng)高的電壓，有可能損壞發(fā)射臺。 測試說明 　　測試時先對矢網(wǎng)進(jìn)行校準(zhǔn)，要根據(jù)設(shè)備的增益和功率來設(shè)置矢網(wǎng)的輸出信號大小，在進(jìn)行設(shè)備上電時先將測試端口的功放輸出斷開，測得的帶內(nèi)最高值就是輸入電壓駐波比。 　　注意事項： 　　要注意儀器選擇的測試端口和功率電平，在設(shè)備上電時重新檢查一次 　　測試鏈路時要將測試端口所對應(yīng)的功放輸出端斷開，以免信號反射損壞儀器