工字電感的骨架是由銅芯線圈的繞線支架的。工字電感是電子電路或裝置的屬性,指的是:當(dāng)電流改變時,因電磁感應(yīng)而產(chǎn)生抵抗電流改變的電動勢一些體積較大的固定式電感器或可調(diào)式電感器(如振蕩線圈、阻流圈等),常用的工字電感被視為軸向電感的立式版,應(yīng)用方便與軸向電感類似,但是常用工字電感可以擁有更大的體積的電感類型,電流自然也能得到一定的應(yīng)用提升;大多數(shù)是將漆包線(或紗包線)直接繞在骨架上,再將磁心或銅心、鐵心等裝入骨架的內(nèi)腔,以提高其電感量。骨架通常是采用塑料、膠木、陶瓷制成,根據(jù)實際需要可以制成不同的形狀。小型電感線圈(例如工字電感)一般不使用骨架,而是直接將漆包線繞在磁芯上。
微波頻率下的無源器件
主要講解微波頻率下的無源器件。一個簡單的問題:一個1K的電阻在直流情況下的阻值是1K,在頻率為10MHz的回路中可能還是1K,但是在10GHz的情況下呢?它的阻值還會是1K嗎?答案是否定的。在微波頻率下,我們需要用另外一種眼光來看待無源器件。
2.1. 微波頻率下的導(dǎo)線
微波頻率下的導(dǎo)線可以有很多種存在方式,可以是微帶線,可以是帶狀線,可以是同軸電纜,可以是元件的引腳等等。
2.1.1. 趨膚效應(yīng)
在低頻情況下,導(dǎo)線內(nèi)部的電流是均勻的,但是在微波頻率下,導(dǎo)線內(nèi)部會產(chǎn)生很強的磁場,這種磁場迫使電子向?qū)w的邊緣聚集,從而使電流只在導(dǎo)線的表面流動,這種現(xiàn)象就稱為趨膚效應(yīng)。趨膚效應(yīng)導(dǎo)致導(dǎo)線的電阻增大,結(jié)果會怎樣?當(dāng)信號沿導(dǎo)體傳輸時衰減會很嚴(yán)重。
在實際的高頻場合,如收音機的感應(yīng)線圈,為了減少趨膚效應(yīng)造成的信號衰減,通常會使用多股導(dǎo)線并排繞線,而不會使用單根的導(dǎo)線。
我們通常用趨膚深度來描述趨膚效應(yīng)。趨膚深度是頻率與導(dǎo)線本身共同的作用,在這里我們不會作深入的討論。
2.1.2. 直線電感
我們知道,在有電流流過的導(dǎo)線周圍會產(chǎn)生磁場,如果導(dǎo)線中的電流是交變電流,那么磁場強度也會隨著電流的變化而變化,因此,在導(dǎo)線兩端會產(chǎn)生一個阻止電流變化的電壓,這種現(xiàn)象稱之為自感。也就是說,微波頻率下的導(dǎo)線會呈現(xiàn)出電感的特性,這種電感稱為直線電感。也許你會直線電感很微小,可以忽略,但是我們將會在后面的內(nèi)容中看到,隨著頻率的增高,直線電感就越來越重要。
電感的概念是非常重要的,因為微波頻率下,任何導(dǎo)線(或者導(dǎo)體)都會呈現(xiàn)出一定的電感特性,就連電阻,電容的引腳也不例外。
2.2. 微波頻率下的電阻
從根本上說,電阻是描述某種材料阻礙電流流動的特性,電阻與電流,電壓的關(guān)系在歐姆定律中已經(jīng)給出。但是,在微波頻率下,我們就不能用歐姆定律去簡單描述電阻,這個時候,電阻的特性應(yīng)經(jīng)發(fā)生了很大的變化。
2.2.1. 電阻的等效電路
電阻的等效電路如圖2-1所示。其中R就是電阻在直流情況下電阻自身的阻值,L是電阻的引腳,C因電阻結(jié)構(gòu)的不同而不同。我們很容易就可以想到,在不同的頻率下,同一個電阻會呈現(xiàn)出不同的阻值。想想平時在我們進(jìn)行Wi-Fi產(chǎn)品的設(shè)計,幾乎不用到直插的元件(大容量電解電容除外),一方面是為了減小體積,另一方面,也是更為重要的原因,減小元件引腳引起的電感。
這類參數(shù)描述了電容采用的電介質(zhì)材料類別,溫度特性以及誤差等參數(shù),不同的值也對應(yīng)著一定的電容容量的范圍。具體來說,就是:
X7R常用于容量為3300pF~0.33uF的電容,這類電容適用于濾波,耦合等場合,電介質(zhì)常數(shù)比較大,當(dāng)溫度從0°C變化為70°C時,電容容量的變化為±15%;
Y5P與Y5V常用于容量為150pF~2nF的電容,溫度范圍比較寬,隨著溫度變化,電容容量變化范圍為±10%或者+22%/-82%。
對于其他的編碼與溫度特性的關(guān)系,大家可以參考表2-1。例如,X5R的意思就是該電容的正常工作溫度為-55°C~+85°C,對應(yīng)的電容容量變化為±15%。