电阻、电容、电感的高频等效电路
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电阻是PCB中最广泛使用的元件,常用的电阻有碳质、绕线和薄膜片状电阻等几种,绕线电阻由于引线电感过大不适于高速的高频电路应用,在高速的高频电路中多用薄膜片状电阻,但它同样存在隐藏的射频特性。如图所示为标称值为R
的电阻的高频等效电路。
在如图所示中,L为两个金属引脚的电感;电容Ca为电阻内部的寄生电容;Cb 为两个金属引脚间的寄生电容(可忽略)。电阻最容易忽视的两个方面就是封装尺寸和内部寄生电容,封装不同,其寄生参数也不同。一般说来,较小的“SMD”封装的寄生参数较小,比如0603的封装比1206的封装更适合于高速的高频电路。
由介质隔开的两导体构成电容。一个理想电容器的容抗为1/(j ω C), 电容器的容抗与频率的关系如图(b)虚线所示, 其中f 为工作频率,ω =2πf 。
一个实际电容 C 的高频等效电路如图(a) 所示, 其中Rc 为损耗电阻,Lc 为引线电感。容抗与频率的关系如图(b)实线所示, 其中f为工作频率,ω =2πf 。
图电容器的高频等效电路
(a) 电容器的等效电路; (b )电容器的阻抗特性
具有电感性质的元件称为电感器,简称电感,用L表示。电感在电路中也是一个储能元件,电感量的单位是享利(H)。常用单位有毫享(mH)和微享(μH)。
实际电感器由于线圈存在直流电阻,使电感器消耗一定的能量,这种能量损耗称为电感器的电阻损耗,此时电感器的等效电路如下图所示。其中R的下标P表示并联;S表示
串联;L表示电感的等效电阻。
实际电感器还存在分布电容,当电感器工作在低频时,分布电容可忽略。但工作在高频时就必须考虑其影响,高频时电感器的等效电路如下图所示。