《阻抗测量》ppt课件

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1、第七章阻抗测量本章要点:·阻抗的定义、表示式和基本特性·电阻的测量·电感、电容的测量7.1概述7.1.1阻抗的定义与表示式阻抗是表征一个元器件或电路中电压、电流关系的复数特征量，用公式表示为（7.1）导纳Y是阻抗Z的倒数，即（7.2）图7.1阻抗的矢量图Rjx基础知识复习1.频率与波长：毫米波厘米波分米波米波f10~1mm10~1cm1m~10cm10~1mc30~300GHz3~30GHz0.3~3GHz30~300MHzfλ=2.集总参数和分布参数：高频（30~300MHz）以下波段，即波长大于1m的情况这时元器件为集总参数（元件尺寸<<波长）参数集中在R、L、C

2、等元件中，认为与导线无关。微波（300MHz~300GHz），即波长小于1m的情况这时元器件为分布参数（元件尺寸≈波长）参数分布在腔体、窗口、微带线等微波器件中，与路径有关。7.1.2阻抗元件RLC的基本特性在电子技术中，随着频率及电路形式的不同，可分为：集总参数电路：频率在数百兆赫以下的集总参数电路元件(如电感线圈、电容器、电阻器等)。元件尺寸<<波长（300MHz,λ=1m）分布参数电路：频率在数百兆赫以上的微波段，L、C已小到做不出来，只能做成微波器件（如谐振腔、耦合窗、波导、微带线等）元件尺寸≈波长本章只讨论集总参数：R、L、C只能近似地看作理想的纯电阻或纯电

3、抗。任何实际的电路元件不仅是复数阻抗，且其数值一般都随所加的电流、电压、频率及环境温度、机械冲击等而变化。特别是当频率较高时，各种分布参数的影响变得十分严重。这时，电容器可能呈现感抗，而电感线圈也可能呈现容抗。下面我们来分析电感线圈、电容器和电阻器随频率而变化的情况。1.电感线圈电感线圈的主要特性为电感L，但不可避免地还包含有损耗电阻rL和分布电容Cf。在一般情况下，rL和Cf的影响较小。由图可知电感线圈的等效阻抗为图7.2电感线圈的高频等效电路f式中Rdx——等效电阻；Ldx——等效电感令为其固有谐振角频率，并设rL<<则上式可简化为，（7.4）当时，Ldx为正值，

4、这时电感线圈呈感抗；当时，Ldx为负值，这时呈容抗；当(严格地说，)时，Ldx＝0，这时为一纯电阻，由于Cf及rL均很小，故为一高阻。当时，由式(7.4)可知，Rdx及Ldx均随频率的增高而增高。2.电容器电容器的等效电路如图7.3(a)所示，其中，除理想电容C外，还包含有介质损耗电阻Rj，由引线、接头、高频趋肤效应等产生的损耗电阻R，以及在电流作用下因磁通引起的电感L0。图7.3电容器的等效电路(a)电容器的等效电路(b)低频等效电路(c)高频等效电路3.电阻器电阻器的等效电路如图7.4所示，其中，除理想电阻R外，还有串联剩余电感LR及并联分布电容Cf。令为其固有谐

5、振频率，当时，等效电路呈感性，电阻与电感皆随频率的升高而增大；当时，等效电路呈容性。图7.4电阻器的等效电路RLRCf4.Q值通常用品质因数Q来衡量电感、电容以及谐振电路的质量，其定义为Q=2π磁能或电能的最大值/一周期内消耗的能量对于电感可以导出（7.5）对于电容器，若仅考虑介质损耗及泄漏因数，品质因数为（7.6）在实际应用中，常用损耗角δ和损耗因数D来衡量电容器的质量。损耗因数定义为Q的倒数，即（7.7）式中，损耗角δ的含义如图7.5所示。对于无损耗理想电容器，与的相位差θ=90°，而有损耗时则θ<90°。损耗角δ=90°-θ，电容器的损耗愈大，则δ也愈大，其值由

6、介质的特性所决定，一般δ<1°，故图7.5有损耗电容器的等效电路及矢量图(a)并联等效电路(b)串联等效电路(d)图(b)所示电路的矢量图(c)图(a)所示电路的矢量图7.1.3阻抗的测量特点和方法通过上面对RLC基本特性的分析，可以明显地看出，电感线圈、电容器、电阻器的实际阻抗随各种因素而变化，在选用和测量RLC时必须注意两点：1.保证测量条件与工作条件尽量一致测量时所加的电流、电压、频率、环境条件等必须尽可能接近被测元件的实际工作条件，否则，测量结果很可能无多大价值。2.了解RLC的自身特性在选用RLC元件时就要了解各种类型元件的自身特性。例如，线绕电阻只能用于低

7、频状态；电解电容的引线电感较大；铁芯电感要防止大电流引起的饱和。讨论：通常电源滤波电路中为何在大电容旁边还并联一个小电容？电解电容引线电感大，高频时显感性，失去滤波作用。但对低频滤波效果好。陶瓷片之类电容，高频特性好，对高频滤波好，但容量小，对低频滤波不行。阻抗的测量方法模拟式数字式伏安法----电压-电流法电桥法----手动调平衡谐振法----高频（Q表法）自动平衡电桥法矢量电压-电流法网络分析法0.1μF100μF7.2电阻的测量7.2.1伏安法伏安法的理论根据是欧姆定律，即R=U/I。其测量原理如图7.6所示。具体方法是直接测量被测电阻上的端电