發布時間：2016-10-13所屬分類：科技論文瀏覽：1次
摘 要： 電力工程是人們生活和工作中都離不開的一個條件，隨著電力工程的發展，各種電子元器件也在不斷發展中，給我國的工業生產帶來了很大的推動作用。本文是一篇 電力期刊論文 范文，主要論述了電路設計與電子元件的選擇。 摘要:基本電子元件電阻、電容、電感在電
電力工程是人們生活和工作中都離不開的一個條件，隨著電力工程的發展，各種電子元器件也在不斷發展中，給我國的工業生產帶來了很大的推動作用。本文是一篇電力期刊論文范文，主要論述了電路設計與電子元件的選擇。
摘要:基本電子元件電阻、電容、電感在電路設計中是常見而且是必不可少的元件,他們的性能直接決定了電路的工作質量。對于一般的電路設計者而言,往往只關心電阻阻值,電容容量,電感感量,卻忽視了這些電子元件其他的參數對所設計電路的影響,因此雖然電路設計原理正確,但在實踐中卻經常出現電路無法正常工作的現象。該文主要從實踐的角度并通過相關實例來簡要的談談電阻、電容、電感在實際電路設計中的選擇。
關鍵詞:電阻,電容,電感,參數性能
電阻、電容、電感作為常見的電路元件,在任何電路中幾乎都能看他們的存在。由于這些電子元件太普通,以至于電路設計者在進行電路設計時一般只關心其基本的參數,即電阻阻值,電容容量,電感感量,而對其他的參數卻不太關心甚至忽略了,因此往往會出現這樣的現象,雖然電路設計原理正確,但在把電路圖紙轉化為實物以后,經常出現一些意想不到的現象,但又很難找出出現故障的原因。該文將通過幾個實例分析,簡要的介紹一下基本電子元件電阻、電容、電感在實際電路設計中進行選擇的基本常識。
1電阻的選擇
1.1電阻的分類及特點
電阻主要有四種,碳膜電阻,線繞電阻,金屬膜電阻,金屬氧化膜電阻。碳膜電阻穩定性良好,負溫度系數小,高頻特性好,受電壓和頻率影響較小,噪聲電動勢較小,阻值范圍寬,但精度不高。線繞電阻具有較低的溫度系數,阻值精度高,穩定性好,耐熱耐腐蝕,主要做精密大功率電阻使用,缺點是高頻性能差。金屬膜電阻比碳膜電阻的精度高,穩定性好,溫度系數小。金屬氧化膜電阻在高溫下穩定,耐熱沖擊,負載能力強。
1.2案例分析
如圖1所示電路,該電路是一個常見的濾波電路,在設計中電阻R的功率為1/16瓦,該電阻在此電路中的作用主要是衰減電路中的噪聲,但在實際運行中,經常出現電阻爆裂的現象,經過測試,造成該現象的主要原因是在設計中只關注了電阻阻值,而忽視了對電阻額定功率的選擇。1.3電阻選擇要點在選擇電阻時,首先考慮的是電阻阻值的大小,這可以通過計算得到。由于電阻上有電流通過,因此電阻會消耗功率,為了保證電路的可靠運行,這時還需要考慮電阻的額定功率,特別是在功耗高的支路上,電阻額定功率的選擇尤為重要,否則很容易損壞電阻。在一般的電源電路和其他設定器件工作參數的電路中,如電源電路中的電壓或電流取樣電阻,在晶體管放大電路中用于設置電路工作點的偏置電阻等,為了保證電路的穩定工作,對相關電阻的精度要求將會大大提高,在這種情況下一般應選用金屬膜電阻或金屬氧化膜電阻。對于繞線電阻,雖然精度高,但分布參數較大,不適合用于高頻電路中。
2電容的選擇
2.1電容的分類及特點
陶瓷電容:用高介電常數的鈦酸鋇一氧化鈦擠壓成圓管、圓片或圓盤作為介質,并用燒滲法將銀鍍在陶瓷上作為電極制成,體積小,價格低,穩定性好,但容量較低。鉭電容:使用鉭作為介質,是一種電解電容,但不使用電解液,適合在高溫下工作。其特點是溫度特性好,適宜于小型化。主要缺點是耐壓耐電流能力較弱。鋁電解電容:鋁電解電容是由鋁圓筒做負極,里面裝有液體電解質,插入一片彎曲的鋁帶做正極制成。它的特點是容量大,但是漏電大,穩定性差,有正負極性,適宜用于電源濾波或者低頻電路中。
2.2電容的主要作用
從電容的容抗公式Z=1/ωC可以看出,信號頻率和電容容量都會影響其阻抗的大小,正是基于此原因,電容的一個重要作用就是濾波,幾乎所有的電源電路中都會用到。從理論上說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1uF的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,所以頻率高后反而阻抗會增大。有時會看到有一個電容量較大的電解電容并聯了一個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的第二個主要作用就是起旁路作用,旁路電容為本地器件提供能量的儲能器件,它能使穩壓器的輸出均勻化,降低負載需求,就像小型可充電電池一樣,旁路電容能夠被充電,并向器件進行放電。電容的第三個主要作用是起去耦作用,避免電路間的耦合干擾。
2.3案例分析
如圖2所示電路,在少量數據處理時,電路工作正常用,而一旦出現大數據處理,偶爾會發生數據丟失現象。在一般情況下,可能會認為是時鐘或CPU出了問題,但實際上在此電路中并非如此。測量CPU供電引腳,發現紋波電壓很高,最后在該引腳增加兩個小電容以加強濾波作用,此時數據丟失現象即消失。
2.4電容選擇要點
陶瓷電容體積小、穩定性好,但容量小,適用于高頻濾波。鉭電容溫度穩定性好,容值較大,耐壓耐流能力弱,適用于高頻濾波。鋁電解電容容量大,耐壓高,但精度差,適用于低頻波波。另外還需要特別關注電容的阻抗與頻率變化的關系,事實上,一個電容器可等效成R、L、C二端線性網絡,不同類型的電容器其等效參數R、L、C的差異很大,等效電感大的電容器(如電解電容器)不適合用于耦合、旁路高頻信號,等效電阻大的電容器不適合用于Q值要求高的振蕩回路中。
3電感的選擇
3.1電感的作用
由電感的阻抗公式Z=ωL可知,頻率越高,電感的阻抗越高,而對直流的阻抗為零,因此電感的一個基本作用就是通交流阻直流。另外由于電感是由導線繞制而成,由法拉弟電磁感應定律可知,當通過電感的電流發生變化時,電感將產生感應電動勢,從而阻礙電流的變化,所以電感具有保持器件電流穩定的作用。最后電感還有濾波的作用。
3.2案例分析
如圖3所示電路,電源電壓紋波較大,該電路中的LC濾波器本是用于濾波的,然而正是由于這個LC濾波器,導致了電路發生了諧振,該諧振信號疊加在輸出電壓上,從而使輸出電壓紋波增大,把濾波電感去掉,輸出電壓上幾乎波有紋波電壓。
3.3電感選擇要點
電感與電容構成低通濾波器時,要防止噪聲頻率點與諧振頻率點的重合,以免產生共振。電感串聯在電源電路中,要考慮電感器件的壓降。信號線上的電感,要注意其品質因數與頻率的關系,電源電路上使用的電感,要注意其直流電阻,額定電流大小等,特別需要強調的是在選電感時,首先應明確其使用頻率范圍,鐵芯線圈只能用于低頻,一般鐵氧體線圈、空心線圈可用于高頻。
4結語
電阻、電容、電感作為基本的電子元件,他們的性能參數對電路的正常工作有極大的影響。該文通過幾個簡單的案例分析,說明在電路設計時不能簡單的只考濾電阻阻值、電容容量、電感感量,為了提高電路的工作質量及電路工作的穩定性還需要考慮其他的參數,并簡單的說明了選型的基本原則。
參考文獻
[1]王劍宇.高速電路設計與實踐[M].北京:電子工業出版社,2010.
[2]張金.電子設計與制作100例[M].北京:電子工業出版社,2009.
[3]王俊峰.電子制作的經驗與技巧[M].北京:機械工業出版,2007.
優秀電力期刊推薦：《山東電力技術》雜志是由國網山東省電力公司主管、山東電機工程學會和山東電力研究院聯合主辦的中文科技期刊，1974年創刊。原名《電力技術情報》，季刊。1983年第35期始更名為《山東電力技術》。從1984年第一期始，《山東電力技術》改由山東電機工程學會和山東電力試驗研究院合辦，既是山東電機工程學會的會刊，又是山東電力系統的科技期刊。其主要作用一是進行技術情報交流，二是科學知識普及，促進電力科技進步，成為山東電力系統內傳播科技信息和交流實踐經驗的主要載體。1996年由原來的季刊改為雙月刊。發行范圍：上級有關的主管部門，省內外電力系統發供電企業、大專院校、科研單位。
SCISSCIAHCI
