程控直流電源電路設計工程師先來(lái)說(shuō)說(shuō)電容，都說(shuō)大電容低頻特性好,小電容高頻特性好,那么根據容抗的大小與電容C及頻率F成反比來(lái)說(shuō)的話(huà),是不是大電容不僅低頻特性好,高頻特性更好呢,因為頻率越高,容量越大,容抗就越低,高頻就是否越容易通過(guò)大電容呢,但從大電容充放電的速度慢來(lái)說(shuō)的話(huà),高頻好象又不容易通過(guò)的,這不很矛盾嗎？
首先，高頻低頻是相對的。如果頻率太高，那么，電容的容量變得再大也沒(méi)有意義，因為，大家知道，線(xiàn)圈是電感，是阻高頻的，頻率越高，阻礙作用越大。盡管電感量很小，但是，大容量電容一般都有較長(cháng)的引腳和較大的極板圈在一起，這時(shí)，電容兩腳的等效電感量已經(jīng)對高頻起了很大的阻礙作用了。
因此，高頻不容易通過(guò)高頻性能差的大容量電解電容，而片狀的陶瓷電容則在價(jià)格性能上占盡優(yōu)勢。
同理，是不是電感越大對高頻了阻礙作用越大呢？不是。為了得到較大的電感量，必須有盡可能多、盡可能大的線(xiàn)圈，而這些導體就向電容的無(wú)數個(gè)極板，如果碰巧這些極板間距又較近的話(huà)（這是追求多圈數無(wú)法避免的），分布電容會(huì )給高頻信號提供通路。
所以，不同頻段的信號要選用合適容量的電容和電感。
下面程控直流電源電路設計工程師一起把最常用的三個(gè)無(wú)源器件，電阻、電容、電感的高頻等效電路分析一下：
1.高頻電阻
低頻電子學(xué)中最普通的電路元件就是電阻，它的作用是通過(guò)將一些電能裝化成熱能來(lái)達到電壓降低的目的。電阻的高頻等效電路如圖所示，其中兩個(gè)電感L模擬電阻兩端的引線(xiàn)的寄生電感，同時(shí)還必須根據實(shí)際引線(xiàn)的結構考慮電容效應；用電容C模擬電荷分離效應。
電阻等效電路表示法
根據電阻的等效電路圖，可以方便的計算出整個(gè)電阻的阻抗：
下圖描繪了電阻的阻抗絕對值與頻率的關(guān)系，正像看到的那樣，低頻時(shí)電阻的阻抗是R，然而當頻率升高并超過(guò)一定值時(shí)，寄生電容的影響成為主要的，它引起電阻阻抗的下降。當頻率繼續升高時(shí)，由于引線(xiàn)電感的影響，總的阻抗上升，引線(xiàn)電感在很高的頻率下代表一個(gè)開(kāi)路線(xiàn)或無(wú)限大阻抗。
一個(gè)典型的1K?電阻阻抗絕對值與頻率的關(guān)系
2.高頻電容
片狀電容在射頻電路中的應用十分廣泛，它可以用于濾波器調頻、匹配網(wǎng)絡(luò )、晶體管的偏置等很多電路中，因此很有必要了解它們的高頻特性。電容的高頻等效電路如圖所示，其中L為引線(xiàn)的寄生電感；描述引線(xiàn)導體損耗用一個(gè)串聯(lián)的等效電阻R1；描述介質(zhì)損耗用一個(gè)并聯(lián)的電阻R2。
電容等效電路表示法
同樣可以得到一個(gè)典型的電容器的阻抗絕對值與頻率的關(guān)系。如下圖所示，由于存在介質(zhì)損耗和有限長(cháng)的引線(xiàn)，電容顯示出與電阻同樣的諧振特性。
一個(gè)典型的1pF電容阻抗絕對值與頻率的關(guān)系
3.高頻電感
電感的應用相對于電阻和電容來(lái)說(shuō)較少，它主要用于晶體管的偏置網(wǎng)絡(luò )或濾波器中。電感通常由導線(xiàn)在圓導體柱上繞制而成，因此電感除了考慮本身的感性特征，還需 要考慮導線(xiàn)的電阻以及相鄰線(xiàn)圈之間的分布電容。電感的等效電路模型如下圖所示，寄生旁路電容C和串聯(lián)電阻R分別由分布電容和電阻帶來(lái)的綜合效應。
高頻電感的等效電路
與電阻和電容相同，電感的高頻特性同樣與理想電感的預期特性不同，如下圖所示：首先，當頻率接近諧振點(diǎn)時(shí)，高頻電感的阻抗迅速提高；第二，當頻率繼續提高時(shí)，寄生電容C的影響成為主要的，線(xiàn)圈阻抗逐漸降低。
電感阻抗絕對值與頻率的關(guān)系
總之，在高頻電路中，導線(xiàn)連同基本的電阻、電容和電感這些基本的無(wú)源器件的性能明顯與理想元件特征不同。讀者可以發(fā)現低頻時(shí)恒定的電阻值，到高頻時(shí)顯示 出具有諧振點(diǎn)的二階系統相應；在高頻時(shí)，電容中的電介質(zhì)產(chǎn)生了損耗，造成電容起呈現的阻抗特征只有低頻時(shí)才與頻率成反比；在低頻時(shí)電感的阻抗響應隨頻率的增加而線(xiàn)形增加，達到諧振點(diǎn)前開(kāi)始偏離理想特征，最終變?yōu)殡娙菪?。這些無(wú)源元件在高頻的特性都可以通過(guò)前面提到的品質(zhì)因數描述，對于電容和電感來(lái)說(shuō)，為了調諧的目的，通常希望的到盡可能高的品質(zhì)因數。
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