电容或电感的电压_眼见不一定为实!电阻、电容和电感的实际等效模型
信号完整性在高速电路中有着至关重要的作用,而很多信号完整性问题需要用「阻抗」的概念来解释和描述。
在高频信号下,很多器件失去了原有的特性,如我们经常听到的“高频时电阻不再是电阻,电容不再是电容”,这是咋回事呢?那就看今天的文章吧!
容抗
电容有两个重要特性,一个是隔直通交,另一个是电容电压不能突变,先来看一下百度百科对容抗的解释。
简单说,虽然交流电能通过电容,但是不同频率的交流电和不同容值的电容,通过时的阻碍是不一样的,把这种阻碍称之为容抗。
容抗与电容和频率的大小成反比,也就是说,在相同频率下,电容越大,容抗越小;在相同电容下,频率越高,容抗越小。
如何理解容抗与电容大小和频率成反比呢?
以RC一阶低通滤波器举例。
VF2通过R1电阻对电容C进行充电,VF2的电势加在电容C的两个金属极板上,正负电荷在电势差作用下分别向电容的两个极板聚集而形成电场,这称充电过程。
若将VF2拿掉,在VF1上加一个负载(青色部分),电容两端的电荷会在电势差下向负载流走,这称为放电过程。(流过电容的电流并不是真正穿过了极板的绝缘介质,指的是外部的电流)
衡量电容充电的电荷数是Q,Q=CV,C是常量,所以电荷数和电压呈正比。
C=Q/V,电容量代表了电容储存电荷的能力,微分表达式为:
电流是单位时间内电荷数的变化量:
结合(1)和(2)两个公式可得到:
从公式可以看出:电容上的电流和电压的变化量是呈正比的,或者说电容上电压的变化量和电流是呈正比的。
即在电压一定时,电容越大,单位时间内电路中充、放电移动的电荷量越大,电流越大,所以电容对交变电流的阻碍作用越小,即容抗越小。
在交变电流的电压一定时,交变电流的频率越高,电路中充、放电越频繁,单位时间内电荷移动速率越大,电流越大,电容对交变电流的阻碍作用越小,即容抗越小。
容抗用
因为(
感抗
如下是百度百度对感抗的解释,电感的特性是隔交通直,与电容是相反的;所以说容抗和感抗的性质和效果几乎正好相反,而电阻则处在这两个极端中间。
感抗与电感的大小和频率成正比,也就是说,在同频率下,电感越大,感抗越大;在同电感下,频率越大,感抗越大。
感抗用
因为(
感抗和容抗又被称为电抗,电路的总的阻抗Z由电阻R和电抗X组成。
掌握了预备知识,我们再来看电阻、电容和电感的实际等效模型。
理想的电阻、电容和电感就是如下的这样子,在实际中并不存在,在电阻里面会有寄生电容和寄生电感的存在,在电容里面会有寄生电阻和寄生电感的存在,在电感里面有寄生电阻和寄生电容。
理想电阻
理想电阻的阻抗即为阻值R:
电阻实际等效模型
电阻上会存在寄生并联电容C寄生串联电感L的存在。
根据上图可得电阻的实际等效阻抗为:
化简可得:
实际电阻器的阻抗和频率曲线,有两个节点,分别为
在频率小于
理想电容器
理想电容器的阻抗Z公式为:
阻抗大小|Z|如下图所示,与频率呈反比,随着频率增大,阻抗减小,由于理想电容器中无损耗,故等效串联电阻(ESR)为零。
电容实际等效模型
理想的电容器在实际中是不存在的,电容的实际模型是一个ESR串联一个ESL,再串联一个电容,ESR是等效串联电阻,ESL是等效串联电感,C是理想的电容。
所以上述模型的复阻抗为:
- 时,电容器表现为容性;
- 时,电容器表现为感性,因此会有一句话叫高频时电容不再是电容,而呈现为电感,这个电感不是说电容变成了电感,而是指此时的电容拥有了与电感类似的特性。
- 时,此时容抗矢量等于感抗矢量,电容的总阻抗最小,表现为纯电阻特性,此时的f称为电容的自谐振频率。
自谐振频率点是区分电容是容性还是感性的分界点,高于谐振点时,“电容不再是电容”,因此退耦作用将下降。实际电容器都有一定的工作频率范围,在工作频率范围内,电容才具有很好的退耦作用。
下图是实际电容器的频率特性。
理想电感
理想电感的阻抗为:
电感实际等效模型
和电阻的是一样的,即:
从下图可以看出,理想的电感的阻抗是随着频率的增加而变大的。 等效电感的阻抗呈一个倒V型,正好和电容相反,倒V的最高点称为电感的自谐振点。
当系统阻尼R提供的衰减不足时,容抗和感抗相互抵消,能量在LC间来回传递,这就是谐振。
- 频率低于自谐振频率SRF时,电感感抗随着频率增加而增加。
- 频率等于自谐振频率SRF时,电感感抗达到最大。
- 频率高于自谐振频率SRF时,电感感抗随着频率增加而减少。
理想的电阻、电容和电感在实际中不存在,都会存在寄生参数,从而在不同的频率下,表现出的特性不同,只有在特定的频率范围内才能发挥出其本身的特性。
今天的文章内容到这里就结束了,希望对你有帮助,我们下一期见。
硬件干货文章,可以微信搜索记得诚电子设计。
电容或电感的电压_眼见不一定为实!电阻、电容和电感的实际等效模型相关推荐
- 电容或电感的电压_【这观点我服】升压PFC电感上面的二极管的真正作用!
摘要 为了提高电网的功率因数,减少干扰,平板电视的大多数电源都采用了有源PFC电路,尽管电路的具体形式繁多,不尽相同,工作模式也不一样(CCM电流连续型.DCM不连续型.BCM临界型),但基本的结构大 ...
- 电容或电感的电压_玉山YGR智能电容以客为尊-老友网
玉山YGR智能电容以客为尊 智能电容器模块是新一代无功补偿模块化装置,结合绿色智能电网的精神应用于绿色电网.产品以微电子技术为基础,集成了自动测控.无功优化.过零切换.多重保护.网络通信.大屏幕显示等 ...
- 电感计算软件_一文让你了解到共模电感和差模电感的差异
常见的接地符号有哪些? 五张图看懂EMI电磁干扰的传播过程 (点击上方红字,即可获取) 共模电感和差模电感 电源滤波器的设计通常可从共模和差模两方面来考虑.共模滤波器最重要的部分就是共模扼流圈,与差模 ...
- 电容或电感的电压_如何通俗的理解电流,电压,电阻,电容和电感电工技术知识学习干货分享...
点击上方↑↑↑『电工技术知识学习』关注本公众号可以免费进微信群咨询技术问题 猜您喜欢的文章 82条电气专业术语详解,这资料就该人手一份 接触器如何选择?电气性能参数有哪些 收集最全的电工口诀,不用到处 ...
- 电容或电感的电压_电流,电压,电阻,电容和电感
***电流*** 在物理学中的定义是:单位时间内流过某导体横截面的电荷量,即:i=q/t.但是由于这个定义太过于抽象,一些想象力不是很好的学生可能无法清楚地理解:下面以水流做比喻,假设我们把正电荷或者 ...
- 电容或电感的电压_电源系列之BUCK电源电感的工作模式
Buck电源拓扑结构如图1所示,电压和电流极性如图2所示.Buck电源工作原理如下:1.开关管SW开通时,二极管D反向偏置而截止,二极管电流ID=0,输入电压经过电感给负载RL供电,同时电感和电容储能 ...
- 电压有效值电容和电感的电压电流相位关系以及电抗和容抗值推导
注意下面所有 w w w表示的都是角速度而不是频率 电压有效值 高中物理中知道有效值电压是根据电阻发热的功率等效得到的 对于正弦波的电压, U = U m s i n w t U=U_{m}sinwt ...
- 差模干扰/电压/电流/电感/电容与共模干扰/电压/电流/电感/电容的介绍
只要是电子设备,内部必然有电流(这不是废话吗o(╯□╰)o),高中物理我们通过麦克斯韦.法拉第.安培等这些伟大的科学家了解到了电和磁的统一性.即电和磁之间是可以相互转换的,电流的周围会产生磁场,所有的 ...
- 常用元器件的识别:电阻/电容/二极管/电感
常用元器件的识别 一.电阻 电阻在电路中用"R"加数字表示,如:R1表示编号为1的电阻.电阻在电路中的主要作用为 分流.限流.分压.偏置等. 1.参数识别:电阻的单位为欧姆(Ω), ...
- 电容过大导致电压下降_现场| 典型的断直流电源导致开关误分合案例分析
摘自:电工电气 2018第4期 停送交直流电源对继电保护设备设计的影响分析 杨奇:京能集团山西漳山发电有限责任公司 停送交直流电源对继电保护设备设计的影响分析 摘 要:基于断开直流分屏电源导致开关误 ...
最新文章
- SAP QM 检验批里样品数量的确定
- Connect(); // 2015 简要整理
- 硬核!手写一个优先队列
- Creative Cloud启动不了
- golang 请求带验证信息的坑
- 看看C# 6.0中那些语法糖都干了些什么(上篇)
- libjpeg学习1:简单使用示例
- Windows Azure Azure 简介
- C++ 调用批处理命令或者.bat(.cmd)文件或者.exe文件
- 12、NIO--Path、、Paths、Files
- Java的笔记开源软件_安装 MapGuide Open Source 2.0(Java版本)笔记
- 数据库:增删改查操作
- 通信原理、模电——部分英文术语对照表
- c语言水仙花数7位数,C语言水仙花数的实现
- 转:教人找电影的攻略
- 鼠标清除计算机密码,装机大师PE怎么清除修改电脑密码
- IDE中使用package打包出现java.lang.TypeNotPresentException: Type org.springframework.boot.maven.RepackageMoj
- Linux中怎么创建文件?
- oracle 分页语句效率高,Oracle 10g SQL分页查询语句和效率分析
- 基于QT的简陋视频播放器