硬件电路设计之“阻容感特性介绍”

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本文主要介绍电阻、电容、电感这三种无源器件在低频、高频条件下的特性。

电阻、电容、电感这三种无源器件,对电流而言,它们都是阻抗,不过表现形式各不相同:

  • 电阻(R):纯粹的电阻元件对电流所表现出来的阻抗,单位为欧姆。电阻的值直接和电阻的大小相关,而与信号的频率无关,不会导致信号的相移。

  • 电抗(X):纯粹的电容元件或者电感元件对电流所表现出来的阻抗,单位为欧姆。电抗的值不仅和元件的尺寸相关,而且还与信号的频率有关,电抗会导致信号出现90度的相移。

  • 阻抗:(Z):由电阻和电抗组合构成,阻抗的单位为欧姆。它是频率的函数,并且会导致信号出现相移,相移的幅度在+90~-90的范围内。

电抗可细分为以下两种:

  • 容抗(XC):与电容的大小和信号频率成反比。也就是说在相同的频率下,电容越大电抗越小,反之亦然。电容上的电压滞后于电流(电流超前电压),所以对于容抗而言,相移是-90度。

  • 感抗(XL):与电感的大小和信号频率直接相关。也就是说在相同的频率下,电容越大电抗越大,反之亦然。电感上的电压超前电流(电流滞后于电压),所以对于容抗而言,相移是90度。

容抗和感抗的性质和效果几乎正好相反。

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低频时电阻的阻抗是R,然而当频率升高并超过一定值时,寄生电容的影响成为主要的因素,它引起电阻阻抗的下降。当频率继续升高时,由于引线电感的影响,总的阻抗上升,引线电感在很高的频率下代表一个开路线或无限大阻抗。

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电容在整个频段,并非都是表现为电容的特性,而是在低频的情况(谐振频率以下),表现为电容性的器件,而当频率增加(超过谐振频率)的时候,它渐渐的表现为电感性的器件(引线电感的作用)。也就是说它的阻抗随着频率的增加先减小后增大,等效阻抗的最小值发生在串联谐振频率时,这时候,电容的容抗和感抗正好抵消,表现为阻抗大小恰好等于寄生串联电阻ESR。

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理想模式的电感,其阻抗与频率呈线性关系,会随频率升高而增大。实际电感模型由电感L串联电阻和寄生电容C并联而成,存在自激频率。频率小于时呈感性,大于时呈容性,在处阻抗最大。

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以上就是针对电阻、电容、电感的低频和高频特性介绍。

来源:硬件助手

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