筆記 電路設計(五)之電感的應用

2021-09-06 06:35:34 字數 3265 閱讀 2393

背景:為統籌電路設計較全面的知識點,本人將在近期推出電路設計中各種常用器件與設計理念,如基本元器件電阻、電容、電感、二極體保護,儲存器件sdram、flash,pcb設計工藝dcdc電源、pcb板佈線設計工藝等,希望能為大家提供些許參考。

一、電感的定義:

電感是導線內通過交流電流時,在導線的內部及其周圍產生交變磁通,導線的磁通量與生產此磁通的電流之比。  

總之,當電感線圈接到交流電源上時,線圈內部的磁力線將隨電流的交變而時刻在變化著,致使線圈不斷產生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而產生的電動勢 ,稱為「自感電動勢」。     

由此可見,電感量只是乙個與線圈的圈數、大小形狀和介質有關的乙個參量,它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。 

二、電感的作用

基本作用:濾波、振盪、延遲、陷波、儲能、互感等

形象說法:通直流,阻交流

細化解說:在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以

進行交流耦合、變壓、變流和

阻抗變換等。

三、電感的應用

電感元件產生電動勢總是組織線圈中的電流變化的,故電感元件對電流有阻力作用,阻力的大小用感抗xl

來衡量。感抗

xl與交流電的頻率及電感量的大小有關。感抗的這種關係可用下式表示,即: 

xl=2∏

fl,式中:

f——交流電頻率(

hz)   

l——電感元件的電感量(h)

從上式可以看出,電感元件在低頻時xl

較小,通過直流電時,由於

f=0,故

xl=0

,僅線圈直流電阻起作用,因此電阻很小,近似電感元件短路。所以,電感元件在直流電路中一般不用其感抗效能當電感元件,在高頻下工作時,

xl很大,近似開路。電感元件的這種特性與電容器正好相反,所以利用電感、電容就可組成各種高頻、低頻濾波器、調諧迴路、選頻電路、振盪迴路、延遲迴路及阻流器等,在電路中發揮著重要作用。

下面舉出一些電感元件在電路中的應用例項。

1. 分頻網路

左圖是音響電路的分頻電路圖。電感線圈l1和l2

為空心密繞線圈,它們與c1、

c2組成分頻網路,對高低音進行分頻,以改善放音效果。

2. 濾波電路

右圖是電子管擴音機的電源濾波電路圖。圖中l

為插有矽鋼片的鐵心線圈,又稱為低頻扼流圈。它在電路中的作用是阻止參與交流電通過,而僅讓直流電通過。

3. 選頻與阻流

下圖所示電路是單管半導體收音機電路。其中vt

,為高頻半導體管,它是用來進行放大的

l1為天線線圈,它在磁棒上用多股導線繞制而成的。l1與c1、

c2組成併聯諧振電路,對磁棒天線接收到的無線電訊號進行選頻,選出的訊號由l1

感應到l2

,由vt1

進行放大,放大了的訊號送到l3,

l3為一固定電感器,它的電感量為

3mh,其作用是利用感抗阻止高頻訊號進入耳機,而只讓音訊訊號通過,因此把l3

稱為高頻阻流圈。l3對

500khz

高頻訊號的感抗很大,而l3對

10khz

低頻訊號的感抗很小,只有音訊訊號可以通暢地經過

l3到達耳機,從而使我們可以聽到電台的播音。

4. 與電容器組成振盪迴路

下圖所示電路是超外差半導體收音機中的變頻器電路。l4

為振盪線圈,它與

c1b組成本機振盪迴路,

l3為反饋線圈。本機振盪的訊號由

c2傳送入

vt1發射極,與由l1、

c1a選擇出來的廣播訊號在

vt1內進行混頻,混頻後的訊號從集電極輸出,並由中頻變壓器

t2檢出

465khz

中頻訊號送往中頻放大器。

5. 補償電路

利用電感器的感抗隨頻率變化的特性,可進行頻率補償。下圖是某電視機的視放電路,某高頻補償電路由l15

、l16

與vt15

的集電極負載

r80串聯,使總的負載阻抗為

z=r80+xl16

,頻率越高,感抗

xl16

越大,使高頻增益增大。同時

l16與映象管的輸入電容和分布電容形成併聯諧振。選取合適的

l16值,使其諧振在放大器增益衰減的頻率上,可以提高諧振點上的增益。

l15串聯在

vt15

與映象管陰極之間,當頻率增加時,感抗

xl15

增大,使

r80與

xl15

的併聯阻抗增大,即高頻負載電阻增加,也會起到提高高頻增益的作用。

6. 延遲作用

電感線圈在電路中還可起到延遲作用,使輸出的訊號與輸入的訊號基本不變,而只使輸出延遲一段時間,即訊號的幅度不變,而僅相位發生變化。

下圖所示電路是彩色電視機亮度延遲線的典型應用電路,其中dl301

為亮度延遲線。亮度延遲線為特殊的電感器件,它的電感量由延遲時間和訊號頻率確定

為了保證彩色電視頻號中的亮度訊號與色度訊號疊加同步,亮度延遲線會將亮度訊號延遲0.6us。

附:電感線圈與變壓器的區別

電感線圈與變壓器的區別

電感線圈

導線中有電流時,其周圍即建立磁場。通常我們把導線繞成線圈,以增強線圈內部的磁場。 電感線圈就是據此把導線(漆包線、紗包或裸導線)一圈靠一圈(導線間彼此互相絕緣)地繞在絕緣管(絕緣體、鐵芯或磁芯)上製成的。一般情況,電感線圈只有乙個繞組。

變壓器電感線圈中流過變化的電流時,不但在自身兩端產生感應電壓,而且能使附近的線圈中產生感應電壓,這一現象叫互感。兩個彼此不連線但又靠近,相互間存在電磁感應的線圈一般叫變壓器

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