(筆記)電路設計（五）之電感的應用
背景：為統籌電路設計較全面的知識點，本人将在近期推出電路設計中各種常用器件與設計理念，如基本元器件電阻、電容、電感、二極管保護，存儲器件SDRAM、FLASH，PCB設計工藝DCDC電源、PCB闆布線設計工藝等，希望能為大家提供些許參考。
一、電感的定義：
電感是導線内通過交流電流時，在導線的内部及其周圍産生交變磁通，導線的磁通量與生産此磁通的電流之比。
當電感中通過直流電流時，其周圍隻呈現固定的磁力線，不随時間而變化；可是當線上圈中通過交流電流時，其周圍将呈現出随時間而變化的磁力線。根據法拉弟電磁感應定律——磁生電來分析，變化的磁力線線上圈兩端會産生感應電勢，此感應電勢相當于一個“新電源”。當形成閉合回路時，此感應電勢就要産生感應電流。由楞次定律知道感應電流所産生的磁力線總量要力圖阻止原來磁力線的變化的。由于原來磁力線變化來源于外加交變電源的變化，故從客觀效果看，電感線圈有阻止交流電路中電流變化的特性。電感線圈有與力學中的慣性相類似的特性，在電學上取名為“自感應”，通常在拉開閘刀開關或接通閘刀開關的瞬間，會發生火花，這就是自感現象産生很高的感應電勢所造成的。
總之，當電感線圈接到交流電源上時，線圈内部的磁力線将随電流的交變而時刻在變化着，緻使線圈不斷産生電磁感應。這種因線圈本身電流的變化而産生的電動勢 ，稱為“自感電動勢”。
由此可見，電感量隻是一個與線圈的圈數、大小形狀和媒體有關的一個參量，它是電感線圈慣性的量度而與外加電流無關。
二、電感的作用
基本作用：濾波、振蕩、延遲、陷波、儲能、互感等
形象說法：通直流，阻交流
細化解說：在電子線路中，電感線圈對交流有限流作用，它與電阻器或電容器能組成高通或低通濾波器、移相電路及諧振電路等；變壓器可以
進行交流耦合、變壓、變流和阻抗變換等。
三、電感的應用
電感元件産生電動勢總是組織線圈中的電流變化的，故電感元件對電流有阻力作用，阻力的大小用感抗XL來衡量。感抗XL與交流電的頻率及電感量的大小有關。感抗的這種關系可用下式表示，即：
XL=2∏fL，式中：f——交流電頻率（Hz） L——電感元件的電感量（H）
從上式可以看出，電感元件在低頻時XL較小，通過直流電時，由于f=0，故XL=0，僅線圈直流電阻起作用，是以電阻很小，近似電感元件短路。是以，電感元件在直流電路中一般不用其感抗性能當電感元件，在高頻下工作時，XL很大，近似開路。電感元件的這種特性與電容器正好相反，是以利用電感、電容就可組成各種高頻、低頻濾波器、調諧回路、選頻電路、振蕩回路、延遲回路及阻流器等，在電路中發揮着重要作用。
下面舉出一些電感元件在電路中的應用執行個體。
1. 分頻網絡
左圖是音響電路的分頻電路圖。電感線圈L1和L2為空心密繞線圈，它們與C1、C2組成分頻網絡，對高低音進行分頻，以改善放音效果。
2. 濾波電路
右圖是電子管擴音機的電源濾波電路圖。圖中L為插有矽鋼片的鐵心線圈，又稱為低頻扼流圈。它在電路中的作用是阻止參與交流電通過，而僅讓直流電通過。
3. 選頻與阻流
下圖所示電路是單管半導體收音機電路。其中VT，為高頻半導體管，它是用來進行放大的L1為天線線圈，它在磁棒上用多股導線繞制而成的。L1與C1、C2組成并聯諧振電路，對磁棒天線接收到的無線電信号進行選頻，選出的信号由L1感應到L2，由VT1進行放大，放大了的信号送到L3，L3為一固定電感器，它的電感量為3mH，其作用是利用感抗阻止高頻信号進入耳機，而隻讓音頻信号通過，是以把L3稱為高頻阻流圈。L3對500kHz高頻信号的感抗很大，而L3對10kHz低頻信号的感抗很小，隻有音頻信号可以通暢地經過L3到達耳機，進而使我們可以聽到電台的播音。
4. 與電容器組成振蕩回路
下圖所示電路是超外差半導體收音機中的變頻器電路。L4為振蕩線圈，它與C1b組成本機振蕩回路，L3為回報線圈。本機振蕩的信号由C2傳送入VT1發射極，與由L1、C1a選擇出來的廣播信号在VT1内進行混頻，混頻後的信号從集電極輸出，并由中頻變壓器T2檢出465kHz中頻信号送往中頻放大器。
5. 補償電路
利用電感器的感抗随頻率變化的特性，可進行頻率補償。下圖是某電視機的視放電路，某高頻補償電路由L15、L16與VT15的集電極負載R80串聯，使總的負載阻抗為Z=R80+XL16，頻率越高，感抗XL16越大，使高頻增益增大。同時L16與顯像管的輸入電容和分布電容形成并聯諧振。選取合适的L16值，使其諧振在放大器增益衰減的頻率上，可以提高諧振點上的增益。L15串聯在VT15與顯像管陰極之間，當頻率增加時，感抗XL15增大，使R80與XL15的并聯阻抗增大，即高頻負載電阻增加，也會起到提高高頻增益的作用。
6. 延遲作用
電感線圈在電路中還可起到延遲作用，使輸出的信号與輸入的信号基本不變，而隻使輸出延遲一段時間，即信号的幅度不變，而僅相位發生變化。
下圖所示電路是彩色電視機亮度延遲線的典型應用電路，其中DL301為亮度延遲線。亮度延遲線為特殊的電感器件，它的電感量由延遲時間和信号頻率确定
為了保證彩色電視信号中的亮度信号與色度信号疊加同步，亮度延遲線會将亮度信号延遲0.6us。
附：電感線圈與變壓器的差別
| 電感線圈與變壓器的差別 | |
| 電感線圈 | 導線中有電流時，其周圍即建立磁場。通常我們把導線繞成線圈，以增強線圈内部的磁場。 電感線圈就是據此把導線（漆包線、紗包或裸導線）一圈靠一圈（導線間彼此互相絕緣）地繞在絕緣管（絕緣體、鐵芯或磁芯）上制成的。一般情況，電感線圈隻有一個繞組。 |
| 變壓器 | 電感線圈中流過變化的電流時，不但在自身兩端産生感應電壓，而且能使附近的線圈中産生感應電壓，這一現象叫互感。兩個彼此不連接配接但又靠近，互相間存在電磁感應的線圈一般叫變壓器 |
作者：tdyizhen1314
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