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信号完整性之阻抗(五)一、什麼是阻抗二、電阻、電感、電容

一、什麼是阻抗

阻抗的概念是從高中或者國中大家可能就會接觸到,沒想它一直陪伴我十年了。在我的印象中,提到阻抗我可能就會想到電阻,這樣的思想局限也限制了我平常思考問題。是以今天也想把阻抗這個概念在順理一遍,有錯誤或者欠缺的地方希望大家指正。

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1.什麼是阻抗:

==在具有電阻、電感和電容的電路裡,對電路中的電流所起的阻礙作用叫做阻抗。阻抗常用Z表示,是一個複數,實部稱為電阻,虛部稱為電抗,其中電容在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為容抗 ,電感在電路中對交流電所起的阻礙作用稱為感抗,電容和電感在電路中對交流電引起的阻礙作用總稱為電抗。 阻抗的機關是歐姆。==這是從百度百科中搜尋到的阻抗的基本的定義。

阻抗的定義适用所有的場合,不管是阻抗還是其他東西,從最基本的定義出發去了解它就不會錯。

2.時域中的阻抗:

理想電阻:Z=U/I 理想電阻兩端的電壓和流過的電流之比。

理想電容:C=Q/V I=CdV/dt Z=U/(CdV/dt)

理想電感:V=Ld/dt Z=L((dI/dt)/I)

3.頻域中的阻抗:

理想電阻:

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理想電容:

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理想電感:

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總結一下:對于理想電阻,在頻域和時域下的阻值是一樣的。對于理想電容和理想電感來說,電容值和電感值是不随頻率變化而變化的,他們的阻抗值是随着頻率的變化而變化的。容抗随着頻率升高而減小,感抗随着頻率的升高而增大。

給大家舉個小例子:

電容的阻抗計算公式:Z=1/2Πfc

電感的阻抗計算公式:Z=2ΠfL

在同樣的頻率下,電感對實際電容器的高頻行為起主導作用。

二、電阻、電感、電容

電阻、電感、電容是我們生活中必不可少的電子元件,也是最重要的器件,借此機會本人也想整理一下三個電子器件的實體特性。

1.電阻的實體模型:

實際銅導線兩端間的阻抗看起來非常近似理想電阻,他在時域和頻域都是恒定的。下面是導線的粗略電阻模型:

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導線的長度增加,阻值增加;導線的橫截面積增大,阻值減小。

2.電容的實體基礎:

存儲電荷是以産生電壓為基礎的。在一定的電壓下,兩個導體存儲的電荷越多,則這對導體的電容量就越大。實際上,導體之間的電容量取決于導體的幾何結構和周圍的媒體的材料屬性。

當導體間的電壓變化時,導體表面的電荷就會産生移動。

介電常數,是絕緣材料的固有特性,會增大導體之間的電容量。介電常越大、導體間的電容量越大。下面有個計算地和電源之間的平闆電容的公式:

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翻譯一下就是自由空間的介電常數乘以媒體的介電常數乘以面積除以媒體厚度。

3.電感的實體基礎:

電感是導體上流過機關安培電流時,導體周圍磁力線圈的韋伯值。

電流周圍将形成閉合的磁力線圈,電流越大,磁力線的匝數越多:導線的長度越長,磁力線匝數就越多:導線做的橫截面增大,磁力線匝數隻會減少一點。

以上資料主要參考《Cadence 高速電路設計》、《ANSYS信号完整性分析與仿真執行個體》、《信号完整性與電源完整性分析》

今天簡單總結了一點,如有錯誤,希望各位大神留言指正,順便點贊收藏👍,感謝!!!

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