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我們一直在強(qiáng)調(diào)基礎(chǔ)的重要性，現(xiàn)如今的電子工程師,，其實(shí)是代碼工程師,，對(duì)于一些基本的模擬電路基礎(chǔ)已經(jīng)遺忘了，或者根本沒(méi)有弄清楚,，高屋建瓴不可取,，扎實(shí)的理論功底是十分重要的。 先來(lái)說(shuō)說(shuō)一些基本的概念,，導(dǎo)體,、半導(dǎo)體、絕緣體,、電介質(zhì),。 什么是導(dǎo)體呢?并不是能導(dǎo)電的物體叫導(dǎo)體，不能導(dǎo)電的物體叫絕緣體,，導(dǎo)體是善于導(dǎo)電的物體,，即是能夠讓電流通過(guò)材料;那為什么金屬善于導(dǎo)電呢?在金屬中，部分電子可以脫離原子核的束縛,，而在金屬內(nèi)部自由移動(dòng),，這種電子叫做自由電子。當(dāng)電子處于外部電場(chǎng)中時(shí),，受到電場(chǎng)力的作用,，會(huì)產(chǎn)生定向移動(dòng)，產(chǎn)生電流,，金屬導(dǎo)電,，靠的就是自由電子。 而溶液的導(dǎo)電性靠的是溶液中離子的游動(dòng)來(lái)傳導(dǎo)電荷,，能夠傳導(dǎo)電流的溶液稱為電解質(zhì)溶液,。 通常情況下，電阻率小于10^(-5)Ω·m的稱導(dǎo)電體,，如金屬材料等,。電阻率大于10^8Ω·m的稱絕緣體，如陶瓷、橡膠,、塑料等材料,。介于兩者之間的稱半絕緣體或半導(dǎo)體。 電介質(zhì),，電工中一般認(rèn)為電阻率超過(guò)10歐/厘米的物質(zhì)便歸于電介質(zhì),。電介質(zhì)的帶電粒子是被原子、分子的內(nèi)力或分子間的力緊密束縛著,，因此這些粒子的電荷為束縛電荷,。在外電場(chǎng)作用下，這些電荷也只能在微觀范圍內(nèi)移動(dòng),，產(chǎn)生極化,。在靜電場(chǎng)中，電介質(zhì)內(nèi)部可以存在電場(chǎng),，這是電介質(zhì)與導(dǎo)體的基本區(qū)別,。 導(dǎo)體靠自由電荷傳導(dǎo)來(lái)導(dǎo)電，而電介質(zhì)是以感應(yīng)而不是以傳導(dǎo)的形式來(lái)傳遞電的作用和影響的,。 相對(duì)介電常數(shù)就是用來(lái)表征電介質(zhì)極化強(qiáng)度的量,，由此引出電容的概念，
以平板電容器為例,， 即為填充在電容兩極板間
的電介質(zhì)的介電常數(shù)，S為極板面積,，d為極板距離,。 越大，極化強(qiáng)度越強(qiáng),，S面積越大,，極板可容納電荷越多，C與極板間距離d成反比,。 一個(gè)電容的容值是固定的,，而且電容的是有耐壓值的， C=Q/U,，就是說(shuō)當(dāng)極板間的電壓升高時(shí),，電容極板上存儲(chǔ)的電荷量隨之增加，但是當(dāng)電壓達(dá)到了耐壓值時(shí),，由于極板間所能容納的電荷已經(jīng)達(dá)到最大值,，電介質(zhì)的極化強(qiáng)度也達(dá)到最大值，再升高電壓,，介質(zhì)就無(wú)法束縛電荷,，而變?yōu)閭鲗?dǎo)電荷,，就會(huì)造成電容的擊穿，當(dāng)然這只是宏觀的理解,，如果深究電容擊穿的機(jī)理,，請(qǐng)查閱其它資料。 我為什么要說(shuō)電容呢?因?yàn)楹芏鄷r(shí)候由于電容的存在,，導(dǎo)致了模擬電路的復(fù)雜性,，所以很好的理解電容還是很重要的,，包括它的微觀機(jī)制,。 純水是介電常數(shù)較高的電介質(zhì)，但是我們生活中用的水,，由于里面溶解有各種離子等雜質(zhì),，所以導(dǎo)致了介電常數(shù)的大大降低，也就容易導(dǎo)電,。 模擬電路中的無(wú)源元件主要有電阻,、電容和電感，電阻是比較容易理解的元件,，其阻值是一個(gè)不隨頻率變化的量,，而電容則不然，其容抗值隨著頻率的升高而逐漸下降,，在頻域分析時(shí),，電容需用1/Cs替換，其中s是一個(gè)頻率相關(guān)的量,，用jw替換,，j2=-1，w為角頻率,，單位是弧度/秒,，因此可以看出，在頻域內(nèi),，電容的容抗值隨頻率是單調(diào)下降的,，單獨(dú)的一個(gè)電容也是比較容易理解的。 相信大家都知道我們?cè)谠O(shè)計(jì)電路時(shí),，都要在集成芯片的電源和地管腳之間放2個(gè)旁路電容,，容值一大一小，其目的是將電源上的一些干擾濾掉,，為什么要用2個(gè)呢?按理說(shuō)小電容完全是沒(méi)必要的,，交流的成分都會(huì)從大電容走掉，因?yàn)橛?/Cs知,，大電容的容抗永遠(yuǎn)低于小電容,，其根本原因是,，我們認(rèn)為的電容是理想的，而實(shí)際上在高頻時(shí)由于大電容的感性效應(yīng),，使得高頻時(shí)感抗較高,，因此需要用一個(gè)小電容濾除高頻紋波。
下面我們?cè)倏匆幌?，?dāng)一個(gè)電阻和電容串聯(lián)時(shí)，會(huì)發(fā)生哪些變化呢?
RC串聯(lián) 先來(lái)列寫阻抗方程：
RC并聯(lián) 當(dāng)R與C并聯(lián)時(shí)，
復(fù)平面阻抗圖 如果我們用導(dǎo)納來(lái)列寫RC并聯(lián)的導(dǎo)納方程，導(dǎo)納的實(shí)部為電導(dǎo),，電導(dǎo)為電阻的倒數(shù),，虛部為電納，電納為電容的倒數(shù),，導(dǎo)納為阻抗的倒數(shù),，Y=1/Z，列寫導(dǎo)納方程時(shí),，將電阻用1/R替換,，電容C用Cs替換,，將元件的并聯(lián)看作串聯(lián)，由此列寫RC并聯(lián)導(dǎo)納方程為：
因此在元件并聯(lián)的情況下,，多用導(dǎo)納來(lái)表征，串聯(lián)時(shí)用阻抗的形式比較簡(jiǎn)單,。 本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/245873.htm |
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