高頻電路相關知識(四)

2021-09-29 15:09:41 字數 1878 閱讀 3951

一.高頻電路中的元器件

1.高頻電阻

低頻電子學中最普通的電路元件就是電阻,它的作用是通過將一些電能裝化成熱能來達到電壓降低的目的。電阻的高頻等效電路如圖所示,其中兩個電感

l模擬電阻兩端的引線的寄生電感,同時還必須根據實際引線的結構考慮電容效應;用電容

c模擬電荷分離效應。

根據電阻的等效電路圖,可以方便的計算出整個電阻的阻抗:

下圖描繪了電阻的阻抗絕對值與頻率的關係,正像看到的那樣,

低頻時電阻的阻抗是r,然而當頻率公升高並超過一定值 時,寄生電容的影響成為主要的,它引起電阻阻抗的下降。當頻率繼續公升高時,由於引線電感的影響,總的阻抗上公升,引線電感在很高的頻率下代表乙個開路線或無 限大阻抗。

2.高頻電容

片狀電容在射頻電路中的應用十分廣泛,它可以用於濾波器調頻、匹配網路、電晶體的偏置等很多電路中,因此很有必要了解它們的高頻特性。電容的高頻等效電路如圖所示,其中

l為引線的寄生電感;描述引線導體損耗用乙個串聯的等效電阻

r1;描述介質損耗用乙個併聯的電阻r2。

同樣可以得到乙個典型的電容器的阻抗絕對值與頻率的關係。如下圖所示,

由於存在介質損耗和有限長的引線,電容顯示出與電阻同樣的諧振特性

3.高頻電感

電感的應用相對於電阻和電容來說較少,它主要用於電晶體的偏置網路或濾波器中。電感通常由導線在圓導體柱上繞製而成,因此電感除了考慮本身的感性特徵,還需要考慮導線的電阻以及相鄰線圈之間的分布電容。電感的等效電路模型如下圖所示,寄生旁路電容

c和串聯電阻

r分別由分布電容和電阻帶來的綜合效應。

與電阻和電容相同,電感的高頻特性同樣與理想電感的預期特性不同,如下圖所示:

首先,當頻率接近諧振點時,高頻電感的阻抗迅速提高;第二,當頻率繼續提高時,寄生電容c的影響成為主要的,線圈阻抗逐漸降低。

在高頻電路中,導線連同基本的電阻、電容和電感這些基本的無源器件的效能明顯與理想元件特徵不同。讀者可以發現低頻時恆定的電阻值,到高頻時顯示出具 有諧振點的二階系統相應;在高頻時,電容中的電介質產生了損耗,造成電容起呈現的阻抗特徵只有低頻時才與頻率成反比;在低頻時電感的阻抗響應隨頻率的增加 而線形增加,達到諧振點前開始偏離理想特徵,最終變為電容性。這些無源元件在高頻的特性都可以通過前面提到的品質因數描述,對於電容和電感來說,為了調諧 的目的,通常希望的到盡可能高的品質因數。

一般來說,金屬膜電阻比碳膜電阻的高頻特性好,而碳膜電阻比線繞電阻的高頻特性好,而表面貼電阻比引線電阻的高頻特性好,小尺寸電阻比大尺寸電阻的高頻特性好。在實際使用時,要盡可能減少電阻高頻特性的影響,使其表現為純阻性。

在積體電路中嗎,電容的實現方法主要有:pn結電容、mos電容,min電容,多晶矽電容等

整合電感實現的方法有兩種:一種是鍵合線電感,即通過在晶元的兩個點之間架設導線作為電感,其主要優點是q值高,第二種是用cmos的金屬層製成平面螺旋線電感,電感中心點從下一層用金屬線引出。

二、高頻電路中的有源器件

1.二極體:主要用於檢波、調製、解調及混頻等非線性變換電路,主要包括點接觸式二極體和表面勢壘二極體。

另一種為變容二極體,其特點是電容隨著偏置電壓變化而變化。

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