Passive Components.ppt

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1、无源元件PassiveComponentsoutlineoReviewoResistoroCapacitoroInductorskineffectQfactoroFilter使用无源元件的原因高频电路与数字及低频模拟电路的一个不同之处是大量使用无源元件，它们用于：阻抗匹配或转换 抵消寄生元件的影响(扩展带宽)提高选择性(调谐、滤波、谐振)移相网络、负载等等无源元件：在不需要外加电源的条件下，就可以显示其特性的电子元件。无源元件主要是电阻类、电感类和电容类元件，它的共同特点是在电路中无需加电源即可在有信号时工作。自谐振频率o随着频率的升高以及其相应的电磁波的波长变得可与分立电路元件的尺寸相比拟时

2、，电阻、电容和电感这些元件的电响应将开始偏离它们的理想频率特性。自谐振频率:频率高到一定的程度，元件的阻抗会由原来的感性变成容性或由容性变成感性，这说明寄生效应已经占据主导地位，元件无法再工作。例如右图中一个电感电抗随频率的变化电抗o類似於直流電路中電阻對電流的阻礙作用，在交流電路（如串聯RLC電路）中，電容及電感也會對電流起阻礙作用，稱作電電抗抗，其計量單位也叫做歐姆。在交流電路分析中，電抗電抗用X表示，是複數阻抗的虛數部分，用於表示電感及電容對電流的阻礙作用。電抗隨著交流電路頻率而變化，並引起電路電流與電壓的相位變化。o阻抗即電阻與電抗電抗的總合，用數學形式表示為：Z=R+jXoZ即阻抗，

3、單位為歐姆oR為電阻，單位為歐姆oX為電抗，單位為歐姆oj是虛數單位o當X0時，稱為感性電抗XL=wL=2fLo當X=0時，電抗為0o當X0時，稱為容性電抗电阻器（1）o一个实际的电阻器R，在高频使用时增加了电抗特性。电阻的高频等效电路如下：电阻器的高频特性受以下因素影响：制造电阻的材料电阻的封装形式电阻的尺寸大小寄生电容Ca引线电容Cb引线电感LR电阻器（2）电阻器（3）电容器（1）寄生引线电感L介质损耗电阻Re引线导体损耗的串联电阻Rs电容器（2）电容器（3）电感器（1）oRs：电感的串联电阻趋肤效应(skineffect)邻近效应(proximityeffect)o鄰近效應鄰近效應是指當

4、兩條（或兩條以上）的導電體彼此距離較近時，由於一條導線中電流產生的磁場導致臨近的其他導體上的電流不是均勻地流過導體截面，而是偏向一邊的現象。电感器（2）集膚效應1o理想中（圖左）電子在導體中以平均分佈的方式傳導流通，集膚效應（圖右）則是電子集中在導體的近外膚位置上流通，使橫切面的核心部位呈現空泛狀態，進而使電流輸送量減少。o集膚效應集膚效應（又稱趨膚效應趨膚效應）是指導體中有交流電或者交變電磁場時，導體內部的電流分佈不均勻的一種現象。隨著與導體表面的距離逐漸增加，導體內的電流密度呈指數遞減，即導體內的電流會集中在導體的表面。從與電流方向垂直的橫切面來看，導體的中心部分電流強度基本為零，即幾乎沒

5、有電流流過，只在導體邊緣的部分會有電流。簡單而言就是電流集中在導體的皮膚部分，所以稱為集膚效應集膚效應。產生這種效應的原因主要是變化的電磁場在導體內部產生了渦旋電場，與原來的電流相抵消。电感器（2）集膚效應2趨膚效應使得導體的電阻隨著交流電的頻率增加而增加，並導致導線傳輸電流時效率減低，耗費金屬資源。电感器（3）品质因数（1）oQ品质因数(QualityFactor,Q值)的一般定义：o由上式可看出电路的Q值实质上描述了谐振时电路储耗能之比。它表示了元件或电路在指定频率所存储的能量与所消耗的能量之比品质因数（2）o品质因数(Q因数)qualityfactoro电学和磁学的量。表征一个储能器件(

6、如电感线圈、电容等)、谐振电路所储能量同每周损耗能量之比的一种质量指标。元件的Q值愈大,用该元件组成的电路或网络的选择性愈佳。电抗元件的Q值等于它的电抗同等效串联电阻的比值。对于无辐射系统,如Z=R+jX,则Q=|X|/R。单位:1结论结论滤波器（1）o微波滤波器是微波系统中的重要元件之一,它是用来分离或组合各种不同频率信号的重要元件。在微波中继通信卫星通信雷达技术电子对抗及微波测量中,具有广泛的应用。o滤波器的种类繁多。o按功能功能分有低通、高通、带通和带阻低通、高通、带通和带阻滤波器;o按插插入入衰衰减减频频率率特特性性的响应分有最大平坦式切比雪夫式和椭圆函数式滤波器;o按传输线类型传输线

7、类型分有波导型同轴型带状型和微带型滤波器;o按带宽带宽分有窄带、中等带和宽带滤波器等等。滤波器（2）滤波器（2）如果要得到较好的陡峭过渡衰减曲线，则必须允许通带内的衰减曲线有某种程度的起伏，或者说波纹。如果衰减曲线的波纹在通带内或阻带内保持相等的幅度，我们就称其为切比雪夫滤波器，这种滤波器的设计依据于所谓的切比雪夫多项式。椭圆函数滤波器在通带与阻带间的过渡变化最陡峭，但代价是其通带和阻带内均有波纹。参数滤波器（3）Q值与带宽o带宽Dw与品质因数Q成反比，Q越大，Dw越小，通带越窄，曲线越尖锐，对信号的选择性越好。即选择性与通带是一对矛盾。不同Q值的幅频特性曲线如右图。(相频特性是谐振电路的导纳角)o实际信号往往不是单一的正弦信号。例如广播电台的信号占有一定的频带，选择某个电台信号的谐振电路应同时具备两个功能，一方面从减少信号失真的观点出发，要求回路通频带范围内特性曲线尽可能平坦些，以便使信号通过回路后各频率分量的幅度相对值变化不大，为此希望回路的Q值低些较好；另一方面从抑制邻近电台信号的观点出发，要求回路对阻止的信号各频率成分都提供足够大的衰减，为此希望回路的Q值越高越好。在实际选择回路Q时需要兼顾这两方面的要求。