电阻科普

ytm

电阻不再是电阻——高频时确实如此

5 r: Q5 F. @) |9 ^; j: d+ l7 h1 p8 Y( f

6 n! Z9 I6 T6 z4 M# l5 J5 F/ `
许多设计师没有意识到实际元件中的寄生因素会影响它们的值。当频率达到几百兆赫兹时，诸如电阻、电感和电容等基本元件都会呈现出非理想的特性。这种变化在设计滤波器或试图优化供电网络、旁路网络或偏置电路时将变得非常关键。
+ \- J* p& s& d# I. M; p8 r0 Y- t8 y( Y7 F" q0 [3 @0 f
0 i. o1 B$ Z- V! w( p$ w6 e4 ?3 L: E
; }# W3 @* ?* g; T0 m我们将在后续文章中讨论电容和电感。现在让我们讨论最常见的电阻。下面是电阻的理想阻抗曲线，正如你期望的那样，是一条直线。! a* e3 y7 D! U; h
3 a$ Q% q1 }( ?$ n9 @- L
" I/ q* f8 Y( I# E% f, @
- `9 W, ]/ H6 f' C" e/ b2 P

4 M1 q5 u8 }: q1 u3 }1 y图2：典型电阻在高频时的简化模型，其中包含了并联电容和串联电感。5 C5 t6 S+ Z5 O! M, g- B
3 r3 ^, |5 W6 v- o: M- a+ w! I. A' y9 x8 T3 o/ ?9 t6 ~
* M8 X, f$ M- O- H9 V6 {' p8 G- |% u9 i- a4 i' O5 f% l

) Q* t1 r; {" Q/ L2 a(引线长度为1/4英寸的)碳质电阻的典型串联电感为14nH，并联电容为1-2pF。4 q1 z: y$ q* ^1 t# c* _) g& I

, ~+ i* t: d3 ~" O5 {4 X! M+ L. f$ [) J2 _$ i
7 g3 A( r6 f# j2 d# \0 E) T如果绘出这种简化模型的频率曲线，你应该会看到下面这个理想的阻抗图。
1 G* L% S# j% c3 A0 Q
9 l0 `& y2 M+ q5 h$ |  M  T- |- I: N; u, h
7 M/ M1 C8 h( n8 M; U7 `# \
+ P6 E" {8 {( k9 Q- `2 c3 _5 w" g# M" |' b9 o) |; ~  S# C
% y0 j! O% g3 d8 {

: z% d: [6 h/ W7 }8 ~+ Q

! j- L9 {/ t8 P3 l2 i
" f- ^( b% ?& k/ u' f: p图中还有一个容性电抗等于感性电抗的点。在这个短暂的瞬间，阻抗再一次变为纯阻性(虽然阻值要小得多)。串联谐振就发生在这个转折点。
/ R9 @! H5 a2 c# a4 V: K* w1 c
4 r1 g( }# A0 i# v& ?5 f9 e
  ^& p; d8 J7 r) t+ ?
. P4 _' C  \6 \7 J( s- `0 P4 J5 p2 L8 R$ H5 W4 _4 S
- F0 q: A$ i& [& Q, Y

图4：带短引线的1kΩ碳质电阻的阻抗测量图。
3 g6 R- J9 {& |( t. n
1 Y* T+ f* U8 u( K
- ?, o6 P: C! }; p
由于图中只给出了从1MHz到450MHz的频率变化，因此看不到由于串联电感而引起的阻抗增加那段曲线。然而在100MHz时，你可以看到1kΩ电阻的阻抗已经下降到约730Ω。在300MHz时，阻抗只有300Ω了。2 l# V+ F$ ]! W% m
$ X$ n  R6 U& b
% L. G" x& r3 F: A& m' N
0 i3 \0 t7 k% d2 o- T$ D, D即使在使用串联电感为1-2nH、并联电容为0.2-0.4pF的典型表贴元件时，高达数百兆赫兹的频率也会影响阻抗测量值。


# i, D7 L/ ?( j6 V) R& e通过理解实际元件的寄生因素对阻抗的影响，你将明白为何要保持引线长度和电路走线尽可能短、为何在高频设计中表贴元件性能更加优异。
( b; H3 _; |- P+ B2 x" O  l3 c  ^$ z. n+ ~9 R2 Q& b) C2 \

& a" T  j6 t  d" N9 g你遇到过随着频率的增加串联电感或并行电容改变的情况吗？这种情况将如何影响你的设计性能呢？
. q. w& [0 r2 C2 @! S