任务12高频电子技术中的元器件.docVIP

任务1.2　高频电子技术中的元器件 1.2.1资讯准备 任务描述 1．了解基本元件及特性掌握电阻器、电容器和电感器的物理特性、等效电路和基本计算方法掌握LC的类型、特 4．掌握谐振回路的接入方法及接入系数的计算。各种电路基本上是由有源器件、无源器件和无源网络组成的。电路中使用的元器件与在低频电路中使用的元器件基本相同，但注意它们在高频使用时的高频特性。电路中的无主要是电阻器、电容器和电感器电阻器在电路中主要用来调节和稳定电流与电压，可作为分流器和分压器，也可作电路匹配负载。根据电路要求还可用于放大电路的反馈、电压电流转换、输入过载时的电压或电流保护元件，又可组成RC电路作为振荡、滤波、旁路、微分、积分和时间常数元件等。 对于实际的电阻器，在低频应用时主要表现为电阻特性，在高频用时不仅表现有电阻特性，还有电抗特性。频率越高，电阻器的高频特性表现越明显。在实际应用时，要尽量减小电阻器的高频特性的影响，使之表现为纯电阻。实际电阻器R的高频等效电路如图1-2-1所示。其中，CR为分布电容，LR为引线电感，R为等效电阻。 分布电容和分布电感越小，表明电阻的高频特性越好。电阻器的高频特性与制造电阻的材料、电阻的封装形式和尺寸大小有密切的关系。一般来说，金属膜电阻比碳膜电阻的高频特性要好，而碳膜电阻比绕线电阻的高频特性要好；表面封装（SMD）电阻比绕线电阻的高频特性要好；小尺寸的电阻比大尺寸的电阻的高频特性要好。 电容器 由介质隔开的两导体构成电容器在电子线路中通常滤波、旁路、耦合、去耦、转相等电气作用，是电子线路必不可少的组成部分。理想电容器C工作在角频率ω上的容抗为1/(jωC)。实际电容C的高频等效电路如图1-2-2(a)所示，其中Rc为损耗电阻，Lc为引线电感。容抗与频率的关系如图1-2-2（b）实线所示，其中f为工作角频率，ω=2πf。 器 在高频电子技术中，电感器一般与电容器构成LC谐振回路，起调谐、选频、滤波作用，也可用于开关电源或升压电路中起储能作用。 理想电感器L工作在角频率ω上的感抗为jωL。实际的高频电感器除表现出电感L的特性外，还具有一定的损耗电阻r和分布电容。在分析一般的长、中、短波频段时，通常可忽略分布电容的影响。因而，电感器的等效电路可以表示为电感L和电阻r串联，如图2-3所示。 1-2-4所示。当频率很高时，导线中心部位几乎完全没有电流流过，这相当于导线的有效面积较直流时大为减少，电阻r增大。工作频率越高，趋肤效应越强，导线的电阻也就越大。 (a)导线横截面电流分布 (b)等效圆环 图2-4　趋肤效应示意图 在无线电技术中通常用线圈的品质因素Q来表示线圈的损耗性能。所谓品质因素，是指无功功率与有功功率之比，即 Q=无功功率/有功功率 （1-2-1） 设流过电感线圈的电流为I，则电感L上的无功功率为I2wL/2，而线圈的损耗功率，即电阻r的消耗功率为I2r/2，故由式(2-1)得到电感的品质因素 （1-2-2） 上式中，QL值实际上是电感感抗wL与损耗电阻r之比，QL值越高损耗越小。通常QL值在几十到一二百之间。 【例1-2-1】将图1-2-5(a)所示的电感与电阻串联形式的线圈等效电路转换为(b)图所示的电感与电阻并联形式。 (a)串联连接 (b)并联连接 图1-2-5　电感器的串并联等效电路及其转换 【解】如图1-2-5(b)所示，LP、R （1-2-3） 根据式(1-2-2)和式(1-2-3)可得 （1-2-4） （1-2-5） 一般情况下，QL1，此时有 （1-2-6） （1-2-7） 上述结果表明：高QL电感线圈的等效电路既可表示为串联形式，也可表示为并联形式。两种形式中，电感值近似不变而并联电阻值为QL2r。这实际上可以作为串并联等效电路的转换公式，它具有广泛意义，即电抗与电阻串联电路等效变换为并联电路时，并联电阻约于串联电阻的1+QL2倍，而电抗值不变。 QL也可以用并联形式的参数表示，由式（1-2-6）可得 （1-2-8） 将上式代入（1-2-2）可得 （1-2-9）QL，则为并联电阻与感抗之比。 2．有源器件 从原理上看，用于的各种有源器件，与用于低频或电子线路的器件没有是各种半导体二极管晶体