瞭解被動Passive電子元件Q值與D值在電路上的意義

draculaxx

出處：http://tw.myblog.yahoo.com/weng3 ... rev=-1&next=577

首先，對於被動特性的電子元件，也就是R電阻器，L電感器，及C電容器，正確的思考是：所有電子元件都具有R，L，C的基本特性，只是它工作在某一個使用頻率時，才會顯現它設計上應有的特性。有這種思維，才能在電路上避免一些元件參數的變異影響，尤其應用在一些特定的產品設計上。

1.          電阻器：在高頻率工作時，低值電阻會顯現部分電感特性，高值電阻會顯現電容特性。

2.          電感器：在高頻率工作時，所有電感器會顯現部分電容特性。然而在各種頻率工作下均會顯現電阻特性，這就是我們所熟知的Q值來源。

3.          電容器：在高頻率工作時，所有電容器會顯現部分電感特性。然而在各種頻率工作下均會顯現電阻特性，這就是我們所熟知的D值來源。

在學校裏，大家都知道Q與D的意義，及其所代表的公式，但是卻沒有在電路上作出適當的計算，尤其不瞭解在串聯與並聯轉換間的運用。以電感器的Q值為例：Q = ωL / Rs = Rp /ωL （Rs為串接電阻，Rp為並接電阻, ω = 2ΠF）

在電路上，你可以依照需要計算出Rs或是Rp，再與電路上其他串接或並接阻抗合併計算其實際數值。

有人要問了，Q值高低對於電路有什麼影響，計算出Rs與Rp又有何用？當然電感器多數需要和電容器組合工作，才能產生通頻帶，阻頻帶，高通及低通的濾波作用，即使電容器可能是電路圖上看不到的寄生電容。以濾波電路為例，Q值 = 20相當於5 %的串接阻抗，或是20倍的並接阻抗，那麼原來計算的濾波效果，可以評估會減少5 %。至於用在通頻帶電路，則為6dB通頻帶範圍為工作頻率的1 / 20。此時所說的工作頻率即為電感器與其工作的電容器的諧振電路頻率。在接收機的射頻電路及中頻電路上經常看到，在諧振電路上並接電阻，就是要降低Q值使接收頻帶變寬。

至於電感器的電容特性，在高頻線圈的規格書中可以看到“自共振頻率”專案，以此頻率資料與電感器數值，所計算出來的電容量，就是電感器的並接寄生電容量。在實用上如果工作頻率為自共振頻率的1 / 10，寄生電容量減為原有的1 / 10，容抗值增為10倍，也就是電感器的實際電感量減少10 %，對於諧振或濾波頻率點的影響為5 %，即為頻率提升5 %。（備註：頻率為LC的開平方變化量）

這邊順便提供一個判斷電感器的高頻特性簡易方法，在使用數位LCR表時（當然Q表更好，對於小廠及設計公司是夢想吧），以200KHz與100KHz不同頻率測試時，所得到的電感量差距越小，表示寄生電容量較低，越適合高頻使用。另外也許你會發現，真正的高頻電感器所測得的電感量數值會較大，那可是正確的，因為在低頻工作時，寄生電容沒有作用，寄生電容在高頻時才會使原有電感量減低為正確數值。

現在要談到電容器，話就更長了。所有電子元件甚至把主動元件都給納進去，種類最多且特性最複雜，而且工程師最不瞭解，在產品上發生最多問題的，應該就是電容器了。哎呀，我看另外再弄個專題，否則又是離題扯遠了。電容器先把它區分為高頻及低頻工作兩種，在高頻的跟電感器一樣，也是使用Q值計算。其公式如下：

Q = 1 /ωC Rp = Rs /ωC （Rs為串接電阻，Rp為並接電阻，ω = 2ΠF）

其實上面這個公式可以不理它，因為一般與電感器諧振或是濾波組合的電容器，它的Q值都相當高（一般在300-1000，至少是電感器的10倍），與電感器相比可以忽略不計。至於在低頻工作的，就必須使用D值計算，這個D值數字其實就是Q值的倒數。（D = 1 / Q）再把上面的公式拉下來用：D = 1 / Q =ωC Rp = Rs /ωC

電容器在低頻工作時，一般主要是作為濾波用途，此時的D值與電感器的Q值具有相同意義，也就是D值與電容量所計算出來的串接並接電阻值，會影響濾波的效果。

這邊也要提到一些電路上的例子。由於現代元件小型化的要求，一些電容器的容量增加使得D值變大，再加上溫度造成的漏電量，使得並聯阻值更低影響電路功能。因此一般的概念是D值越小越好，但是D值小往往會造成大電容器的衝擊電流（Surge），使得電源電路受損。

最後還是要補充一下電阻部分，雖然它的重要性不高。高電阻的導通電流很低，兩端的電壓降形成的電荷累積，與電容器的特性完全相同，當然在高頻工作時產生寄生容量。至於低電阻產生的大電流導通，所產生的微量磁場，是不是和電感器極為類似。當然實際影響就得看它本身的原料特性啦，不屬於我們電子成品技術人員的領域了。（故事再吹噓下去，有可 能會讓 老師傅死的很難看，就此罷了）

connor

謝謝分享 很好用得資料