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電阻不再是電阻——高頻時(shí)確實(shí)如此 許多設計師沒(méi)有意識到實(shí)際元件中的寄生因素會(huì )影響它們的值。當頻率達到幾百兆赫茲時(shí)，諸如電阻、電感和電容等基本元件都會(huì )呈現出非理想的特性。這種變化在設計濾波器或試圖優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò )、旁路網(wǎng)絡(luò )或偏置電路時(shí)將變得非常關(guān)鍵。 我們將在后續文章中討論電容和電感�，F在讓我們討論最常見(jiàn)的電阻。下面是電阻的理想阻抗曲線(xiàn)，正如你期望的那樣，是一條直線(xiàn)。 圖1：理想電阻的阻抗與頻率之間的關(guān)系曲線(xiàn)表明在所有頻率下阻抗都是相同的值。 現在讓我們考慮一個(gè)具有短引線(xiàn)的碳質(zhì)電阻。通過(guò)增加引線(xiàn)的寄生電感和電阻端帽之間的并聯(lián)電容就可以得到下面這種高頻時(shí)的簡(jiǎn)化模型。 圖2：典型電阻在高頻時(shí)的簡(jiǎn)化模型，其中包含了并聯(lián)電容和串聯(lián)電感。 (引線(xiàn)長(cháng)度為1/4英寸的)碳質(zhì)電阻的典型串聯(lián)電感為14nH，并聯(lián)電容為1-2pF。 如果繪出這種簡(jiǎn)化模型的頻率曲線(xiàn)，你應該會(huì )看到下面這個(gè)理想的阻抗圖。 圖3：實(shí)際電阻的理想阻抗圖上有幾個(gè)不同的點(diǎn)，分別展示了電阻主導、電容減少阻抗和電感增加阻抗的特性。 在較低頻率時(shí)，圖中的曲線(xiàn)是純阻性的(水平直線(xiàn))。但隨著(zhù)頻率的增加，并聯(lián)電容將占主導地位，阻抗開(kāi)始以20dB/10倍頻下降。電阻現在變成了電容，這里出現了轉折點(diǎn)。 圖中還有一個(gè)容性電抗等于感性電抗的點(diǎn)。在這個(gè)短暫的瞬間，阻抗再一次變?yōu)榧冏栊?雖然阻值要小得多)。串聯(lián)諧振就發(fā)生在這個(gè)轉折點(diǎn)。 在這個(gè)點(diǎn)之后，串聯(lián)的引線(xiàn)電感占主導地位，可憐的電阻變成了電感。它的阻抗曲線(xiàn)以20dB/10倍頻的斜率上升。 為了幫助說(shuō)明，我測量了一個(gè)引線(xiàn)長(cháng)度為1/4英寸的碳質(zhì)電阻，并繪出了下面這張圖。 圖4：帶短引線(xiàn)的1kΩ碳質(zhì)電阻的阻抗測量圖。 由于圖中只給出了從1MHz到450MHz的頻率變化，因此看不到由于串聯(lián)電感而引起的阻抗增加那段曲線(xiàn)。然而在100MHz時(shí)，你可以看到1kΩ電阻的阻抗已經(jīng)下降到約730Ω。在300MHz時(shí)，阻抗只有300Ω了。 即使在使用串聯(lián)電感為1-2nH、并聯(lián)電容為0.2-0.4pF的典型表貼元件時(shí)，高達數百兆赫茲的頻率也會(huì )影響阻抗測量值。 通過(guò)理解實(shí)際元件的寄生因素對阻抗的影響，你將明白為何要保持引線(xiàn)長(cháng)度和電路走線(xiàn)盡可能短、為何在高頻設計中表貼元件性能更加優(yōu)異。 你遇到過(guò)隨著(zhù)頻率的增加串聯(lián)電感或并行電容改變的情況嗎？這種情況將如何影響你的設計性能呢？ |
