电容器
??电容器(capacitor),简称电容,是由电介质分离的两个导体组成的基本元件。
电容特性-隔直交通
??隔离是隔离直流信号,交通是通过交流信号,这是电容最本质的特征之一。
电容的容量
??电容的容量描述了电容储存电荷的能力。容量越大,电容储存的电荷就越多。单位法拉(farad),用字母“F来表示。其他单位为: 1F=103mF 1mF=103μF 1μF=103nF 1nF=103pF ??如果电容器两端的电压超过额定电压,电容器就会燃烧。电容器的额定电压通常标记在外壳上。 ??泄漏电流描述了泄漏电流的大小。电容器两管脚之间必须有一定的泄漏电流,通常相对较小,只有几个μA。 ??:瓷片电容(ceramic)、云母电容(mica)、涤纶电容(polyester)、镀金属塑料膜电容(metallised plastic film)、聚丙烯电容(polypropylene)、纸介电容(paper)等。 ??(器)与非极性电容器最大的区别在于管脚有正负极,不能在电路中混用。 ??极性电容器除了具有直接交通特性外,还反映了储能特性。在图中,充电后的电容器存储电荷,断开开关,电容器和电阻形成一个闭环,电容器开始放电到电阻,金属板之间的电压降低到0V当放电停止时,电路中的电流消失。在放电过程中,电容器就像一个电池,为电路提供电流,这是电容器的储能特性。 ?? ??铝电解电容(aluminium electrolytic),铝电解是最常用的极性电容。 ?? 钽电解电容(tantalum),钽电解是另一种极性电容器。与铝电解相比,它具有稳定性高、误差小、漏电流小等特点。 ??与电阻不同,流经电容的电流与电压不是简单的线性关系,而是用以下公式计算: ??dV/dt表示电容器两端电压的变化率,C是电容的容量。如果容量为1万μF如图所示,电容器两端的电压发生变化,因此dV/dt=10.可得电容的电流大小为: ??容抗通常用于描述电容对信号的阻碍XC表示。容抗不仅取决于电容的容量,还取决于信号的频率。容抗的计算方法是: ??其中,f为信号的频率,C是电容的容量。当f的单位是Hz,C当单位为F时,XC的单位为Ω。假如有一个50Hz交流信号的容量为100μF容抗为: ??(phase shift)描述的是信号相位的改变。当正弦信号通过电阻时,电阻两端的电压和电流将同时达到峰值,称为电压和电流相同(in phase)。当正弦信号通过电容器时,电容器两端的电压与电路中的电流不同步。当电流达到最大值时,电压为0V,反之亦然。电容器两端的电压和电流之间有90个°还有。
滤波器
??(filter)它是一种去除输入信号中输入信号中分的电路。 电感器(inductor),简称电感,它实际上就是一个线圈,线圈可以是空心的,也可以绕制在某些磁性材料上。 “阻交”是阻止交流信号,“通直”是导通直流信号,这是电感一个最本质的特性,与电容的特性隔直通交正好相反。 电感把电流转换成磁场的能力使用电感量(inductance)来描述,电感量的单位是亨利(henry),简称亨,用字母“H”来表示。 1H=103mH=106µH
电感数值的判断
(也可以直接采用万用表测量) 电感有芯与否对电感量的影响至关重要,要想让电感达到10H的电感量,需要把线圈绕制在适当的铁芯或其他铁磁材料芯上。给电感增加芯可以有效提高磁通量,从而在有限的尺寸下制成更大电感量的器件。 如果电感的芯是铁氧体材料就可以在高频电路中使用,比如收音机的磁棒天线。铁氧体芯可以极大的提高电感的电感量。比如一个空芯电感的电感量为1mH,当加入一个铁氧体芯后电感量可以升至约400mH。 电感对交流信号的反抗作用用感抗(inductive reactance)来描述,用“XL”来表示:
假如有一个频率50Hz的信号经过电感量为10H的电感,则感抗为: 直流信号的频率f为0Hz,因此电感对直流信号电阻为0Ω,这也就是为什么直流信号可以顺利通过电感。 由于电感对交流信号的反抗作用,一开始电流为0A,电感两端的电压为最大值。之后,电感中电流开始逐渐增大,而电压减小,,它们之间有90°的相差。 绕制电感的漆包线存在一定的电阻,所以制成的电感具有阻抗。电流通过时有一部分被转换成了热量。品质因数Q描述电感的品质。Q等于某一频率下电感感抗与阻抗的比值:
电感的种类
电感的串并联与电阻串并联等效 电容的串并联与电阻并串联等效
LC并联电路
电感与电容相反的特性,使得LC并联电路在输入信号Vin达到谐振频率(resonance frequency)时,其阻抗表现为无穷大,LC并联电路相当于断开。谐振频率的计算式为: 谐振频率:当LC并联电路的输入信号Vin的频率接近谐振频率f0时,电路所表现的阻抗最大,对输入信号Vin的影响最小。我们说LC并联电路允许频率接近谐振频率f0的信号通过。 而当输入信号Vin的频率远离谐振频率f0时,LC并联电路的阻抗相对较小,此时LC并联电路就好像短路一样,对输入信号Vin有较大的影响。 结论是:
LC串联电路
如果把电感和电容串联在一起,构成了一个LC串联电路,它与LC并联电路具有相反的特性。
变压器
变压器(transformer)通过线圈的互感实现电能从一个线圈向另一个线圈的传递。 初级线圈和次级线圈两端的电压之比等于线圈的匝数比,其公式为: VP为初级线圈两端电压,VS为次级线圈两端电压,nP为初级线圈匝数,nS为次级线圈匝数。比如某变压器初级线圈nP=200匝,次级线圈nS=11匝,则当初级电压为VP=220V AC时,次级电压VS为: 变压器的输入功率Pp应当等于输出功率Ps,即:电源变压器(mains transformer)实现交流电压的变换。在选购变压器时首要考虑的参数就是初级和次级的电压。 另一个变压器参数是额定功率。如图示的电路,我们可以估计它的工作电流一般不会超过10mA,所以电路的消耗功率:P=VI=9V×10mA<1W于是选择次级9V、额定功率为1W的电源变压器
变压器的种类
两种电源变压器。立式或环形电源变压器都有单绕组和双绕组之分。 音频变压器(audio transformer)是工作于信号在音频频率范围内(20Hz~20000Hz)的变压器。 (IF transformer )也称为中周,常常用在超外差式收音机和电视机的中频放大电路中。
自制电感
PS:未完待续,嘻嘻嘻。