電容電阻電感的等效分析

2021-10-02 18:55:44 字數 2239 閱讀 7378

1.電阻的等效

在我們的日常學習中我們發現電阻的種類繁多,功能亦是讓大家有些許迷糊,以下未說明適用於可變電阻情況。

首先說下電阻的定義:

電阻是乙個變電能為熱能的乙個元件可以是功耗元件,電流流過產生內能,電阻通常作用為分壓和分流的作用,而對於訊號而言交直流訊號都可以流過。

分析:首先說功耗元件那麼其可以等效為乙個電阻或者電感,而電流流過產生內能那麼就更加說明其應該存在電感,而最後交直流都可以通過那麼就是說還存在乙個電容,而且還是和電阻電感並行的

我們嘗試來對阻抗進行分析:(這裡涉及訊號與系統中頻域復頻域變換看不懂的自行檢視,謝謝)

z=(ls+r)/(lcs2+rcs+1) 復頻域

z=(jwl+r)/[(1-w2lc)+jwrc] 頻域

曲線分析:首先看引數,在1兆歐 0.2pf 10nh 的條件下的非理想電阻 ,我們關注兩個點:在輸入幅值為106時最後大概在105hz的頻率處出現幅值限制的情況,而在108頻率這個點大概維持了104的輸入幅值,由此可見其在高頻段會較大的幅值限制,而在相對低的輸入幅值情況下其高頻特性相對較好和之前公式對應。

實際等效:最終電阻等效為

c//(r+l) 此處為 電路等效非公式

2.電容等效

在我們正常的使用中電容作用很多,但是在不同情景下我們選取的引數和材質也是有許多要求的,不管是我們常見的電源部分的去耦,級間耦合,交流旁路,濾波,諧振,交直流通斷等等中都用處甚多。

電容定義:表徵電容器容納電荷本領的物理量。

分析:我們發現在我們的實際應用中理想電容給我們的印象便是對隔直通交,但是實際卻遠不止如此,從等效模型說起。

分析:圖中將電容等效為,連線電阻rs串聯(乙個電容c併聯乙個絕緣體電阻rd),我們可以發現在我們的使用中通常都是直流不過電容的,此處這裡隨有乙個電阻但是可以近似電阻無窮大,而在高頻段我們採用小電容便可讓其通過,但是在低頻段我們通常採用大電容,這裡大電容由於體型比較大而且通常為大鋁電解電容,所以其製作是且通常使用多層捲繞的方式製作所以其最終會有一定的分布電感,所以說在我們實際的電容中以上等效只是基於理論上的分析,並非是實際樣品中都是如此。

以上為鋁電解電容為列的等效圖。我們通過理想鋁電解電容和實際鋁電解電容來分析下(下圖)。

曲線分析:我們發現在10*5這個頻率上本該對隨著頻率的增加對輸入幅值會減少擷取的曲線在這裡出現反折,那麼我們從整體來看意思是高頻段實際鋁電解電容會有一段的頻率曲線會對訊號有乙個較大的擷取。所以說高頻段反而不適合使用鋁電解電容這種大電容。

3.電感等效

在我們應用於實際之時我們會發現電感真的無處不在,雖然它簡單來說就只是由線圈繞制而成的但是其功能卻很多,比如說 扼流,濾波,相位補償,變壓等,甚至我們發現在ad走線時的蛇形線也是利用了線圈繞制產生電感進行濾波的處理,所以說巧妙的應用電感可以對我們的研發有巨大幫助。

電感定義:由線圈繞制而成的電子元件

分析:我們在我們的腦海中建立的模型便是電容電阻和電感相結合而成的乙個模型,其實我們在等效乙個電感時確實時將其和電阻一樣的。

雖然等效圖如電阻等效圖,但是我們會發現電感不是隔交通直?所以這裡的電容採取的interwinding capacitance 繞組間電容 。

在我們選用微型變壓器時便是是因為它的繞組間電容(interwinding capacitance)低,主電感(primary inductance)高,以及洩漏電容夠,其洩露電容將會限制q1的峰值電流。在我們電機的線圈中也會採用這種繞組間電容的形式。

這裡我們可以看作乙個不是通交的電容,同時具備感性和阻性的乙個器件。

曲線分析;我們可以看出在3.2mhz左右有乙個尖峰並隨後便下降,分析來看我們對比理想曲線在大於這個頻率之後幅值限制開始變低,意思是在頻率達到一定大小時電感的阻抗甚至會出現反常,進而下降的情況。所以剛好和之前等效的併聯電容相匹配。

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