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電感器品質因數(shù)的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關。 也有人把電感的Q值特意降低的,目的是避免高頻諧振/增益過大。降低Q值的辦法可以是增加繞組的電阻或使用功耗比較大的磁芯. Q值一般統(tǒng)稱品質因數(shù),它是衡量一個元件或諧振回路性能的一個無量綱單位。簡單地說是理想元件與元件中存在的損耗的比值。
這個元件可以是電感、電容、介質諧振器、聲表面波諧振器、晶體諧振器或LC諧振器。Q值的大小取決于實際應用,并不是越大越好。例如,如果設計一個寬帶濾波器,過高的Q值如果不采取其他措施,將使帶內平坦度變壞。在電源退耦電路中采用LC退耦應用時高Q值的電感和電容極容易產生自諧振狀態(tài),這樣反倒不利于消除電源中的干擾噪聲。反過來,對于振蕩器我們希望有較高的Q值,Q值越高對振蕩器的頻率穩(wěn)定度和相位噪聲越有利。對不同的應用對Q值有不同的要求。 元件的品質因數(shù),即Q值的大小取決于元件的制作工藝、制作材料以及應用環(huán)境。例如,同樣一個電感,如果其他參數(shù)不變,僅改變繞制電感導線的粗細,則導線粗的電感Q值要比導線細的電感Q值高。如果再在導線上鍍銀,則鍍銀導線所繞制的電感要比不鍍銀導線繞制的電感Q值高。至于介質諧振器其Q值更是取決于構成介質諧振器材料和制作工藝。 Q值的大小還與工作頻率有關。
一般的電感隨著頻率的變高其Q值也會增高。但它有一個極限,當超過這個極限頻率點后電感的Q值要陡然下降,這個電感就失去了電感的作用。在這點上介質諧振器、聲表面波諧振器和晶體諧振器更為明顯。當工作頻率偏離他們的諧振頻率后,其Q值將急劇下降,同時他們也將不能工作。 品質因數(shù)描述了回路的儲能與它一周耗能之比。 因為同頻帶與品質因數(shù)之積為回路的諧振頻率。所以,在保證諧振點的情況下品質因數(shù)與通頻帶的寬窄是一對矛盾。所以不能說品質因數(shù)越高越好,還要看對頻帶的要求的 Q值越大,諧振的通頻帶就越寬,也就是包含的頻率范圍更寬,如果需要寬一點的通頻帶,Q值越大越好。 在選頻電路(選用某一頻率)、阻波電路(阻止某一頻率)、吸收電路(衰減某一頻率)、陷波電路(去掉某一頻率)中都是利用或者去掉某一個頻率f,此時Q值越小越好,這是利用諧振電路在諧振時的頻率f,當LC并聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時,電路阻抗大,相當于斷路,使頻率為f的頻率信號不能通過,達到阻止此信號的目的。當LC串聯(lián)諧振電路發(fā)生諧振時,阻抗最小,相當與短路,此時頻率為f的頻率很容易通過,而其它的信號頻率被阻止,就能達到選頻的目的。在具有電阻、電感和電容的電路里,對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一個復數(shù),實部稱為電阻,虛部稱為電抗,其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗,電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。 阻抗的單位是歐。電感的阻抗在電路中也可以叫直流電阻來表示。
直流電阻就是元件通上直流電,所呈現(xiàn)出的電阻,即元件固有的,靜態(tài)的電阻。比如線圈,通直流電和交流電,它呈現(xiàn)的電阻是不一樣的,通交流電,線圈除了直流電阻外,還有電抗作用,它反映的是電阻和電抗的合作用,叫阻抗。
在電流中,物體對電流阻礙的作用叫做電阻。除了超導體外,世界上所有的物質都有電阻,只是電阻值的大小差異而已。電阻很小的物質稱作良導體,如金屬等;電阻極大的物質稱作絕緣體,如木頭和塑料等。還有一種介于兩者之間的導體叫做半導體,而超導體則是一種電阻值等于零的物質,不過它要求在足夠低的溫度和足夠弱的磁場下,其電阻率才為零。
在直流電和交流電中,電阻對兩種電流都有阻礙作用;作為常見元器件,除了電阻還有電容和電感,這兩者對交流電和直流電的作用就不像電阻那樣都有阻礙作用了。電容是“隔直通交”,就是對直流電有隔斷作用,就是直流不能通過,而交流電可以通過,而且隨著電容值的增大或者交流電的增大,電容對交流電的阻礙作用越小,這種阻礙作用可以理解為“電阻”,但是不等同于電阻,這是一種電抗,電抗和電阻單位一樣,合稱“阻抗”。當然,準確的說,“阻抗”應該有三個部分,除了這兩個,就是“感抗”。感抗就是電感對電流的阻礙作用,和電容不同,電感對直流電無阻礙作用(如果嚴謹?shù)难芯康脑?,在通電達到飽和之前的那個短暫的幾毫秒的暫態(tài)內,也是有阻礙的)對交流有阻礙作用,感抗的單位和容抗以及電阻的單位都一樣是歐姆。
在電路中,當電流流過導體時,會產生電磁場,電磁場的大小除以電流的大小就是電感,電感的定義是L=phi/i, 單位是韋伯。電感是衡量線圈產生電磁感應能力的物理量。給一個線圈通入電流,線圈周圍就會產生磁場,線圈就有磁通量通過。通入線圈的電源越大,磁場就越強,通過線圈的磁通量就越大。實驗證明,通過線圈的磁通量和通入的電流是成正比的,它們的比值叫做自感系數(shù),也叫做電感。如果通過線圈的磁通量用φ表示,電流用I表示,電感用L表示,那么 L= φ/I 。電感的單位是亨(H),也常用毫亨(mH)或微亨(uH)做單位。1H=1000mH,1H=1000000uH。電感只能對非穩(wěn)恒電流起作用,它的特點兩端電壓正比于通過他的電流的瞬時變化率(導數(shù)),比例系數(shù)就是它的“自感” 。電感起作用的原因是它在通過非穩(wěn)恒電流時產生變化的磁場,而這個磁場又會反過來影響電流,所以,這么說來,任何一個導體,只要它通過非穩(wěn)恒電流,就會產生變化的磁場,就會反過來影響電流,所以任何導體都會有自感現(xiàn)象產生。板上可以看到很多銅線纏繞的線圈,這個線圈就叫電感,電感主要分為磁心電感和空心電感兩種,磁心電感電感量大常用在濾波電路,空心電感電感量較小,常用于高頻電路。 電感的特性與電容的特性正好相反,它具有阻止交流電通過而讓直流電順利通過的特性。電感的特性是通直流、阻交流,頻率越高,線圈阻抗越大。電感器在電路中經常和電容一起工作,構成LC濾波器、LC振蕩器等。另外,人們還利用電感的特性,制造了阻流圈、變壓器、繼電器等。 電感通直流,阻交流 。通直流:所謂通直流就是指在直流電路中,電感的作用就相當于一根導線,不起任何作用. 阻交流:在交流電路中,電感會有阻抗,即XL,整個電路的電流會變小,對交流有一定的阻礙作用。 電感的基本作用:濾波、振蕩、延遲、陷波等 通直在電子線路中,電感線圈對交流有限流作用,它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等;變壓器可以進行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。 由感抗XL=2πfL 知,電感L 越大,頻率f 越高,感抗就越大。該電感器兩端電壓的大小與電感L 成正比,還與電流變化速度△i/△t 成正比, 電感線圈也是一個儲能元件,它以磁的形式儲存電能,儲存的電能大小可用下式表示: WL=1/2 Li2 。 可見,線圈電感量越大,流過越大,儲存的電能也就越多。 電感在電路最常見的作用就是與電容一起,組成LC 濾波電路。我們已經知道,電容具有 “阻直流,通交流”的本領,而電感則有“通直流,阻交流”的功能。如果把伴有許多干擾 信號的直流電通過LC 濾波電路,那么,交流干擾信號將被電容變成熱能消耗掉; 變得比較純凈的直流電流通過電感時,其中的交流干擾信號也被變成磁感和熱能,頻率較高 的最容易被電感阻抗,這就可以抑制較高頻率的干擾信號。 LC 濾波電路 在線路板電源部分的電感一般是由線徑非常粗的漆包線環(huán)繞在涂有各種顏色的圓形磁芯
上。而且附近一般有幾個高大的濾波鋁電解電容,這二者組成的就是上述的 LC 濾波電路。 另外,線路板還大量采用“蛇行線+貼片鉭電容”來組成LC 電路,因為蛇行線在電路板上 來回折行,也可以看作一個小電感。