基础电路知识
包含工作常用电路元器件和基本电路
工作常用电路元器件知识
一、电阻
1.1 电阻的作用
**一、分压(串联使用)😗*将需要的电压通过串联电阻分出来,大小按电阻的大小比例分配。
**二、分流(并联使用):**某些电路中通过的电流较大,一个电阻的功率不够支持,这时需用多个电阻来分流,电流的大小同电阻成反比,阻值越大电流越小,一般分流电阻的阻值尽量相同或接近(偏差大会导致电阻阻值小的电阻损耗功率偏大引起发热而出现故障)。
**三、限流:**限制电流超过元件的最大电流(通过增加终端负载降低电流),如下图所示的指示灯。
**四、去耦:**感性元件在电路工作时需要泄放电感能量,通过电阻形成通路去掉过多的能量。
**五、滤波:**电容和电阻一起构成滤波电路,因电路频率与容抗成反比,频率越高容抗越小,高频信号就可以没阻碍通过,所以下图就构成低通滤波。
**六、上拉下拉:**接电源VCC端的电阻就为上拉电阻,防止下端的元件在没有信号时悬浮而出现寄生电压;接电源地的电阻就为下拉电阻,防止上端的元件在没有信号时悬浮而出现寄生电压。
**七、假负载:**通常在电源输出端并联电阻,目的是对输出端不形成空载,对输出的电压起到钳压作用,当然电阻的阻值不能太小,太小电阻的功率和损耗加大而损坏电阻本身。
**八、采样:**采样分电压采样和电流采样,在电路中通常要对信号进行精准控制,这时我们要把需要控制的信号转换为电压信号进行反馈控制。
九、跳线的作用,主要是0R电阻的运用。
1、单面PCB板布线时,信号的连接;
2、在某些要求不高的线路起保险管作用;
3、预留调试点,便于调试和测试采点;
4、数模信号的分离;
二、电容
2.1 电容的概念
电容的本质是通交流,隔直流,对交流信号呈现低阻抗的特性。
2.2 电容的作用
1、隔直流:作用是阻止直流通过而让交流通过。
2、旁路(去耦):为交流电路中某些并联的元件提供低阻抗通路。
旁路电容:旁路电容,又称为退耦电容,是为某个器件提供能量的储能器件,它利用了电容的频率阻抗特性(理想电容的频率特性随频率的升高,阻抗降低)。 旁路电容要尽量靠近负载器件的供电电源管脚和地管脚,这是阻抗要求,在画PCB时候特别要注意,只有靠近某个元器件时候才能抑制电压(输入电压)或其他输信号因过大而导致的地电位抬高和噪声,说白了就是把直流电源中的交流分量,通过电容耦合到电源地中,起到了净化直流电源的作用。旁路电容器必须根据要通过该处的平均频率确定。
去藕电容:去耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象,去耦电容相当于电池,利用其充放电,使得放大后的信号不会因电流的突变而受干扰。它的容量根据信号的频率、抑制波纹程度而定,去藕电容就是起到一个“电池”的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。
**旁路电容实际也是去藕合的,**只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般取 0.1F、0.01F 等; 而去耦合电容的容量一般较大,可能是 10F 或者更大,依据电路中分布参数、以及驱动电流的变化大小来确定。如图C3为去耦电容
**区别:**旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。
3、耦合:作为两个电路之间的连接,允许交流信号通过并传输到下一级电路 。
用电容做耦合的元件,是为了将前级信号传递到后一级,并且隔断前一级的直流对后一级的影响,使电路调试简单,性能稳定。
如果不加电容交流信号放大不会改变,只是各级工作点需重新设计,由于前后级影响,调试工作点非常困难,在多级时几乎无法实现。
4、滤波:这个对电路而言很重要,CPU背后的电容基本都是这个作用。
即频率f越大,电容的阻抗Z越小。当低频时,电容C由于阻抗Z比较大,有用信号可以顺利通过;当高频时,电容C由于阻抗Z已经很小了,相当于把高频噪声短路到GND。
**滤波作用:**理想电容,电容越大,阻抗越小,通过的频率也越高。电解电容一般都是超过 1F ,其中的电感成份很大,因此频率高后反而阻抗会大。我们经常看见有时会看到有一个电容量较大电解电容并联了一个小电容,其实大的电容通低频,小电容通高频,这样才能充分滤除高低频。电容频率越高时候则衰减越大,电容像一个水塘,几滴水不足以引起它的很大变化,也就是说电压波动不是你很大时候电压可以缓冲
为什么信号低频滤波使用大电容,高频滤波使用小电容?=
因为电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性,干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率,干扰信号越容易被电容彻底过滤掉。大电容通常具有较大的等效电感,其自谐振频率较小,因此用于滤除低频干扰噪声;小电容通常等效电感也较小,自谐振频率较大,适合用于滤除高频干扰噪声。
**谐振频率:**谐振频率指的是在含有电容和电感的电路中,如果电容和电感并联,可能出现于某个很小的时间段内:电容的电压逐渐升高,而电流却逐渐减少;电感的电流却逐渐增加,电感的电压却逐渐降低。而在另一个很小的时间段内:电容的电压逐渐降低,而电流却逐渐增加;电感的电流却逐渐减少,电感的电压却逐渐升高。电压的增加可以达到一个正的最大值,电压的降低也可达到一个负的最大值,同样电流的方向在这个过程中也会发生正负方向的变化,称为电路发生电的振荡,当谐振电路外部输入电压的正弦频率达到某一特定频率(即该电路的谐振频率)时,谐振电路的感抗与容抗相等,Z=R,谐振电路对外呈纯电阻性质,即为谐振。发生谐振时,谐振电路将输入放大Q倍,Q为品质因数。
5、温度补偿:针对其它元件对温度的适应性不够带来的影响,而进行补偿,改善电路的稳定性。
**分析:**由于定时电容的容量决定了振荡器的振荡频率,所以要求定时电容的容量非常稳定,不随环境湿度变化而变化,这样才能使行振荡器的振荡频率稳定。因此采用正、负温度系数的电容并联,进行温度互补。
当工作温度升高时,Cl的容量在增大,而C2的容量在减小,两只电容并联后的总容量为两只电容容量之和,由于一个容量在增大而另一个在减小,所以总容量基本不变。
同理,在温度降低时,一个电容的容量在减小而另一个在增大,总的容量基本不变,稳定了振荡频率,实现温度补偿目的。
6、计时:电容器与电阻器配合使用,确定电路的时间常数。
输入信号由低向高跳变时,经过缓冲1后输入RC电路。电容充电的特性使B点的信号并不会跟随输入信号立即跳变,而是有一个逐渐变大的过程。当变大到一定程度时,缓冲2翻转,在输出端得到了一个延迟的由高向低的跳变。
**时间常数:**以常见的 RC 串联构成积分电路为例,当输入信号电压加在输入端时,电容上的电压逐渐上升。而其充电电流则随着电压的上升而减小,电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0,当RC (τ)数值与输入方波宽度tW之间满足:τ》》tW,这种电路称为积分电路
7、调谐:对与频率相关的电路进行系统调谐,比如手机、收音机、电视机。
变容二极管的调谐电路
因为lc调谐的振荡电路的谐振频率是lc的函数,振荡电路的最大与最小谐振频率之比随着电容比的平方根变化。此处电容比是指反偏电压最小时的电容与反偏电压最大时的电容之比。因而,电路的调谐特征曲线(偏压一谐振频率)基本上是一条抛物线。
8、整流:在预定的时间开或者关半闭导体开关元件。
9、储能:储存电能,用于必须要的时候释放。
例如相机闪光灯,加热设备等等.(如今某些电容的储能水平己经接近锂电池的水准,一个电容储存的电能可以供一个手机使用一天。
**储能作用:**一般地,电解电容都会有储能的作用。对于专门的储能作用的电容,电容储能的机理为双电层电容以及法拉第电容,其主要形式为超级电容储能,其中超级电容器是利用双电层原理的电容器,当外加电压加到超级电容器的两个极板上时,与普通电容器一样,极板的正电极存储正电荷,负极板存储负电荷,在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下,在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷,以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上,以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上,这个电荷分布层叫做双电层,因此电容量非常大。
三、电感
3.1 电感的概念
电感器(Inductor)是能够把电能转化为电磁能而存储起来的元件。电感器的结构类似于变压器,但只有一个绕组。电感器具有一定的电感,它只阻碍电流的变化。如果电感器在没有电流通过的状态下,电路接通时它将试图阻碍电流流过它;如果电感器在有电流通过的状态下,电路断开时它将试图维持电流不变。由于电磁感应的作用,会对电流的变化起阻碍作用。
3.2 电感的特性
1、电感对直流呈现很小的电阻(近似于短路),对交流呈现的阻抗与信号频率成正比,交流信号频率越高,电感呈现的阻抗越大; 电感的电感量越大,对交流信号的阻抗越大(通直流阻交流)。
2、电感具有阻止电流变化的特性,流过电感的电流不会发生突变,根据电感的特性,在电子产品中常作为滤波线圈、谐振线圈 等。
3.3 电感的作用
1、电感的滤波功能
一、LC滤波电路
在电感滤波中,纹波系数与负载电阻成正比,另一方面,在电容滤波中,它与负载电阻成反比,因此如果将电感滤波与电容结合起来,纹波系数将几乎与负载滤波无关。它也被称为电感输入滤波电路、扼流输入滤波电路、RC滤波电路。
在该电路中,扼流圈与负载串联,为交流分量提供高电阻,并允许直流分量流过负载。负载两端的电容并联连接,过滤掉流过扼流圈的任何交流分量。通过这种方式,就可以得到整流,并通过负载提供平滑的直流电。
二、电感滤波电路
这种类型也叫做扼流过滤电路,由插在整流器和负载电阻R之间的电感组成。整流包含交流分量和直流分量。当输出通过电感时,为交流分量提供高电阻,而对直流分量没有电阻。因此整流输出的交流分量被阻断,只有直流分量到达负载。
电感和电容的滤波有什么不同?
电感通直流阻交流电流不突变;电容隔直通交电压不突变。
电感的阻抗与频率成正比,电容的阻抗与频率成反比所以电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频通过,二者适当组合,就可过滤各种频率信号,如在整流电路中,将电容并联在负载上或将电感串联在负载上,可滤去交流纹波。
电容滤波属电压滤波,是直接储存脉动电压来平滑输出电压,输出电压高,接近交流电压峰值;适用于小电流,电流越小滤波效果越好。
电感滤波属电流滤波,是靠通过电流产生电磁感应来平滑输出电流,通常输出电压低于交流电压有效值;适用于大电流,电流越大滤波效果越好。电容和电感的很多特性是恰恰相反的。
2、电感的谐振功能
电感通常和电容并联构成LC谐振电路,主要用来阻止一定频率的信号干扰。
LC串联、并联谐振电路
一、LC串联谐振电路
将电感与电容串联,可构成串联谐振电路,如下图所示。
该电路可简单理解为与LC并联电路相反。LC串联电路对谐振频率信号的阻抗几乎为0,阻抗最小,可实现选频功能。电感和电容的参数值不同,可选择的频率也不同。
二、LC并联谐振电路
电感与电容并联能起到谐振作用,阻止谐振频率信号输入。电感对交流信号的阻抗随频率的升高而变大。电容的阻抗随频率的升高而变小。
电感和电容并联构成的LC并联谐振电路有一个固有谐振频率,即共谐频率。
在这个频率下,LC并联谐振电路呈现的阻抗最大。利用这种特性可以制成阻波电路,也可制成选频电路。
3.4 电感的应用
电感的两个主要应用领域是电力电子和射频电路。电感是各种DC-DC转换电路以及LC调谐振荡的射频电路中必不可少的元器件。下面,我将从这两个方面举个例子。
1、DC-DC转换电路
DC-DC转换电路或者开关稳压器用于几乎所有的电子设备中,因为在直流电压的升压和降压期间具有高效率,下面是用于降低直流电压的降压转化器的简化图。
在实际应用中,在一些DC-DC转换电路中也常用晶体管来代替二极管来进行同步整流。
2、射频电路
电感用于各种射频电路,包括滤波器、振荡器等。以下图为例,是连接在单级晶体管放大器的集电极和基极之间的 LC 谐振电路。
放大器是必不可少的,因为 LC 电路本身会由于组件的寄生电阻而产生阻尼振荡。 振荡电路中的放大器确保无阻尼振荡(负反馈)。
要选择射频扼流圈,需要选择自谐振频率 (SRF) 接近需要扼流圈的频率的电感。这是因为电感的阻抗在其自谐振频率处最大。
对于LC电路选择电感,自谐振频率要比工作频率高很高,还必须考虑电感的容差,不然会导致频率选择出现不必要的偏移。
四、PN极二极管
**工作原理:**①如果将PN结加正向电压,即P区接正极,N区接负极,如图所示。由于外加电压的电场方向和PN结内电场方向相反。在外电场的作用下,内电场将会被削弱,使得阻挡层变窄,扩散运动因此增强。这样多数载流子将在外电场力的驱动下源源不断地通过PN结,形成较大的扩散电流,称为正向电流。由此可见PN结正向导电时,其电阻是很小的。
②如果PN结加反向电压,此时,由于外加电场的方向与内电场一致,增强了内电场,多数载流子扩散运动减弱,没有正向电流通过PN结,只有少数载流子的漂移运动形成了反向电流。由于少数载流子为数很少,故反向电流是很微弱的。因此,PN结在反向电压下,其电阻是很大的。由以上分析可以得知:PN结通过正向电压时可以导电,常称为导通;而加反向电压时不导电,常称为截止。事项证明:PN结具有单向导电性。(PN结电流是电子的扩散产生的,电阻电流是电子的飘移产生的)
1.1 常用二极管的外形和符号
1.2 二极管的识别与检测
二极管有多种封装形式,目前比较常用的有塑料封装和玻璃壳封装。老式的大功率、大电流的整流二极管仍采用金属封装,并且有装散热片的螺栓。玻璃封装的二极管可能是普通二极管或稳压二极管,在目测没有把握辨别的情况下,要依靠万用表或者专用设备来区分。因为玻璃封装的稳压二极管和普通二极管外形一样,不同的二极管在电路中起的作用是不同的,特别是稳压二极管,它的最大特点就是工作在反向连接状态。
(1)从标记识别。
①外壳上有二极管的符号,箭头的方向就是电流流动的方向,故箭头指的方向为负极。如图3-17所示,为二极管的单向导电性。
②封装成圆球形的,一般用色点表示的,色点处为阴极。封装成柱状的,靠近色环(通常为白色)的引线为负极。
(2)数字万用表检测。
用数字式万用表可以很方便地判断出二极管的极性,方法是:将数字万用表拨到二极管挡,将红表笔插入万用表的V/?插孔,黑表笔插入COM插孔,然后分别用两表笔接触二极管的两个电极,正反向交换表笔各测一次,在其中的一次测量中显示屏上具有600~750之间(硅管)或200~400之间(锗管)的读数,这时红表笔所接触的电极就是二极管的正极(即PN结的P端),黑表笔接触的电极就是负极(即PN结的N端)。
发光二极管的测量与一般二极管测量类似,只是其正向电压在1.5~3V之间,工作电流在1mA左右。发光二极管工作时一定要接上限流电阻。
五、三极管(BJT)
晶体三极管又称为双极型三极管(因有两种载流子同时参与导电而得名)。它是一种电流控制电流的半导体器件,可用来对微弱的信号进行放大和做无触点开关。
三极管有哪三极?
- 基极:用于激活晶体管。(名字的来源,最早的点接触晶体管有两个点接触放置在基材上,而这种基材形成了底座连接。)
- 集电极:三极管的正极。(因为收集电荷载体)
- 发射极:三极管的负极。(因为发射电荷载流子)
2.1 三极管的分类
三极管的应用十分广泛,种类繁多,分类方式也多种多样。
- **根据结构:**NPN型三极管,PNP型三极管;
- **根据功率:**小功率三极管,中功率三极管,大功率三极管;
- **根据工作频率:**低频三极管,高频三极管;
- **根据封装形式:**金属封装型,塑料封装型;
- **根据PN结材料:**锗三极管,硅三极管;
除此之外,还有一些专用或特殊三极管。
2.2 三极管的工作原理
2.2.1 PNP
PNP是一种BJT,其中一种n型材料被引入或放置在两种p型材料之间。在这样的配置中,设备将控制电流的流动。PNP晶体管由2个串联的晶体二极管组成。二极管的右侧和左侧分别称为集电极-基极二极管和发射极-基极二极管。
2.2.2 NPN
NPN中有一种 p 型材料存在于两种 n 型材料之间。NPN晶体管基本上用于将弱信号放大为强信号。在 NPN 晶体管中,电子从发射极区移动到集电极区,从而在晶体管中形成电流。这种晶体管在电路中被广泛使用。
2.3 三极管的3种工作状态
分别是截止状态、放大状态、饱和状态。接下来分享在微信公众号看到的一种通俗易懂的讲法:
1. 三极管工作原理-截止状态
三极管的截止状态,这应该是比较好理解的,当三极管的发射结反偏**,**集电结反偏时,三极管就会进入截止状态。这就相当于一个关紧了的水龙头,水龙头里的水是流不出来的。
截止状态下,三极管各电极的电流几乎为0,集电极和发射极互不相通。
2. 三极管工作原理-放大状态
当三极管发射结正偏,集电结反偏,三极管就会进入放大状态。(需要的工作状态)
在放大状态下,三极管就相当于是一个受控制的水龙头,水龙头流出水流的大小受开关(基极)控制,开关拧大一点,流出的水就会大一点。也就是放大状态下,基极的电流大一点,集电极的电流也会跟着变大!并且ic与ib存在一定比例关系,ic = β ib,β是直流电流放大系数,表示三极管放大能力的大小。
三极管的β是不是越大越好?
β越大,对应三极管的灵敏度越高,相应更容易受到外界干扰,同时反向饱和电流Iceo增大,ICEO是三极管的穿透电流,其数值近似等于管子的倍数β和集电结的反向电流ICBO的乘积
2.3 三极管的检测方法
(1)判断基极用数字万用表判断三极管基极的方法是:首先将数字万用表的转换开关置于二极管挡。红、黑表笔按正确的方法插到相应插孔(红表笔插V/Ω,黑表笔插COM)。记住:数字万用表的红表笔接内部电池的正极。然后用表笔分别触三极管的三个电极,总能找到其中一个电极对另外两个电极读数为0.5~0.8V(硅管)或0.15~0.35V(锗管),该电极就是基极。
(2)E、C极的判断。
一般万用表都具备测放大倍数的功能,先将万用表的功能开关选在hFE挡,将三极管按极性(PNP、NPN)插入测试孔中,这时可从表头刻度盘上直接读放大倍数值。然后将E极、C极对调一下,看表针偏转较大的那一次,插脚就是正确的,从万用表插孔旁标记即可判别出是发射极还是集电极。另外在测量基极时,也可以得到D、E的读数大于B、C的读数,虽然很接近,但总是有微小差别的。
六、MOS 场效应管
MOS 场效应管也被称为MOS FET, 既Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor(金属氧化物半导体场效应管)的缩写。它一般有耗尽型和增强型两种。这里我们以增强型MOS为例分析。
场效应管是由源极,漏极,栅极组成,由于衬底的掺杂不同可分为N沟道和P沟道场效应管。(沟道:顾名思义就是在衬底上挖两个可填充沟道,填充N型或者P型半导体)
漏极接到电源正极,源极接到电源负极。
增强型MOS管的漏极D和源极S之间有两个背靠背的PN结。当栅-源电压VGS=0时,即使加上漏-源电压VDS,总有一个PN结处于反偏状态,漏-源极间没有导电沟道(没有电流流过),所以这时漏极电流ID=0。
此时若在栅-源极间加上正向电压,即VGS>0,则栅极和硅衬底之间的SiO2绝缘层中便产生一个栅极指向P型硅衬底的电场,由于氧化物层是绝缘的,栅极所加电压VGS无法形成电流,氧化物层的两边就形成了一个电容,VGS等效是对这个电容充电,并形成一个电场,随着VGS逐渐升高,受栅极正电压的吸引,在这个电容的另一边就聚集大量的电子并形成了一个从漏极到源极的N型导电沟道,当VGS大于管子的开启电压VT(一般约为 2V)时,N沟道管开始导通,形成漏极电流ID,我们把开始形成沟道时的栅-源极电压称为开启电压,一般用VT表示。
总结:控制栅极电压VGS的大小改变了电场的强弱,就可以达到控制漏极电流ID大小的目的,这也是MOS管用电场来控制电流的一个重要特点,所以也称之为场效应管。
3.1 CMOS FET工作原理
C-MOS场效应管(增强型MOS场效应管),电路将一个增强型P沟道MOS场效应管和一个增强型N沟道MOS场效应管组合在一起使用。
①当输入端为low时,P沟道MOS场效应管导通,输出端与电源正极接通。
②当输入端为high时,N沟道MOS场效应管导通,输出端与电源地接通。
在电路里面将输出端通过电压的高点判断为1和0,就实现了通过一个逻辑控制。然后将所有的逻辑通过不同的逻辑规则组合就可以实现不同的逻辑功能。
3.2 MOS管的特性
3.2.1 输入、输出特性
对于共源极接法的电路,源极和衬底之间被二氧化硅绝缘层隔离,所以栅极电流为0,其输出特性和转移特性曲线如下。
3.2.2 导通特性
MOS管作为开关元件,同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件,所以主要由栅源电压VGS决定其工作状态。下面以NMOS管为例介绍其特性。
NMOS的特性,VGS大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况(低端驱动),只要栅极电压达到4V或10V就可以了。
PMOS的特性,VGS小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况(高端驱动)。但是,虽然PMOS可以很方便地用作高端驱动,但由于导通电阻大,价格贵,替换种类少等原因,在高端驱动中,通常还是使用NMOS。
3.3 MOS管的类别
按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式:MOS管又分耗尽型与增强型,所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类:N沟道消耗型、N沟道增强型、P沟道消耗型、 P沟道增强型。四种MOS管的结构分别如下图。
四、阻抗相关知识
在具有电阻、电感和电容的电路里,对电路中的电流所起的阻碍作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一个复数,实部称为电阻,虚部称为电抗,其中电容在电路中对交流电所起的阻碍作用称为容抗,电感在电路中对交流电所起的阻碍作用称为感抗,电容和电感在电路中对交流电引起的阻碍作用总称为阻抗。 阻抗的单位是欧姆Ω。
4.1 阻抗
**阻抗可以是电阻、电容、电感的任意组合对电流起到的阻碍作用。**由于电容对直流电的阻抗无穷大,而电感对直流电的阻抗是零,因此,阻抗更多用于描述交流电路中对电流的阻碍作用。高阻抗是指阻抗值大,低阻抗是指阻抗值小。
对于**一个具体电路,阻抗不是不变的,而是随着频率变化而变化。**在电阻、电感和电容串联电路中,电路的阻抗一般来说比电阻大,也就是阻抗减小到最小值。在电感和电容并联电路中,谐振的时候阻抗增加到最大值,这和串联电路相反。
**阻抗匹配是指负载阻抗与激励源内部阻抗互相适配,得到最大功率输出的一种工作状态。**对于不同特性的电路,匹配条件是不一样的。在纯电阻电路中,当负载电阻等于激励源内阻时,则输出功率为最大,这种工作状态称为匹配,否则称为失配。
当激励源内阻抗和负载阻抗含有电抗成份时,为使负载得到最大功率,负载阻抗与内阻必须满足共扼关系,即电阻成份相等,电抗成份只数值相等而符号相反。这种匹配条件称为共扼匹配。
4.2 特征阻抗
特征阻抗是射频传输线的一个固有特性,其物理意义是在射频传输线上入射波电压与入射波电流的比值,或者反射波电压和反射波电流的比值。
按照分布参数的理论去表示,传输线的特征阻抗可以表示为:
从上式可以看出,对于一个有耗传输线来说,特征阻抗是一个复数,有耗传输线的损耗就来自于这个传输线的电阻。而对于理想的无耗传输线来说,特征阻抗就是一个实数。
4.3 等效阻抗
等效阻抗也是传输线理论的一个概念,我们在设计中,经常要求知道在传输线上指定位置的阻抗是多少。这个指定位置的阻抗就是等效阻抗Z(z),其定义为传输线上该位置处的电压和电流的比值:
注意对比特征阻抗与等效阻抗定义公式之间的区别:特征阻抗是入射波或者反射波的比值,而等效阻抗则是指定位置处入射波和反射波两者叠加之后的比值。这个是位置的函数。对于无耗传输线来说,特征阻抗是固定的,而等效阻抗则随位置的不同而变化。我们设定观察点,向负载看去的等效阻抗,就是负载阻抗。
4.4 输入阻抗
五、负载
负载,在物理学中指连接在电路中的两端具有一定电势差的电子元件,用于把电能转换成其他形式的能的装置;在电工学中指在电路中接收电能的设备,是各类用电器的总称。
感性负载:即和电源相比当负载电流滞后负载电压一个相位差时负载为感性(如负载为电动机、变压器),具有电容的性质,(充放电,电压不能突变)。
容性负载:即和电源相比当负载电流超前负载电压一个相位差时负载为容性(如负载为补偿电容),具有电感的性质,(磁场,电流不能突变)。
阻性负载:即和电源相比当负载电流负载电压没有相位差时负载为阻性(如负载为白炽灯;电炉)。
混联电路中容抗比感抗大,电路呈容性反之为感性。
六、放大电路
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