這些電路基礎知識,你還知道嗎?

　　我們一直在強調基礎的重要性，現如今的電子工程師，其實是代碼工程師，對於一些基本的模擬電路基礎已經遺忘了，或者根本沒有弄清楚，高屋建瓴不可取，紮實的理論功底是十分重要的。

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/245873.htm

　　先來說說一些基本的概念，導體、半導體、絕緣體、電介質。

　　什麼是導體呢?並不是能導電的物體叫導體，不能導電的物體叫絕緣體，導體是善於導電的物體，即是能夠讓電流通過材料;那為什麼金屬善於導電呢?在金屬中，部分電子可以脫離原子核的束縛，而在金屬內部自由移動，這種電子叫做自由電子。當電子處於外部電場中時，受到電場力的作用，會產生定向移動，產生電流，金屬導電，靠的就是自由電子。

　　而溶液的導電性靠的是溶液中離子的遊動來傳導電荷，能夠傳導電流的溶液稱為電解質溶液。

　　通常情況下，電阻率小於10^(-5)Ω·m的稱導電體，如金屬材料等。電阻率大於10^8Ω·m的稱絕緣體，如陶瓷、橡膠、塑料等材料。介於兩者之間的稱半絕緣體或半導體。

　　電介質，電工中一般認為電阻率超過10歐/釐米的物質便歸於電介質。電介質的帶電粒子是被原子、分子的內力或分子間的力緊密束縛著，因此這些粒子的電荷為束縛電荷。在外電場作用下，這些電荷也只能在微觀範圍內移動，產生極化。在靜電場中，電介質內部可以存在電場，這是電介質與導體的基本區別。

　　導體靠自由電荷傳導來導電，而電介質是以感應而不是以傳導的形式來傳遞電的作用和影響的。

　　相對介電常數就是用來表徵電介質極化強度的量，由此引出電容的概念，

以平板電容器為例， 即為填充在電容兩極板間

 

的電介質的介電常數，S為極板面積，d為極板距離。 越大，極化強度越強，S面積越大，極板可容納電荷越多，C與極板間距離d成反比。

　　一個電容的容值是固定的，而且電容的是有耐壓值的， C=Q/U，就是說當極板間的電壓升高時，電容極板上存儲的電荷量隨之增加，但是當電壓達到了耐壓值時，由於極板間所能容納的電荷已經達到最大值，電介質的極化強度也達到最大值，再升高電壓，介質就無法束縛電荷，而變為傳導電荷，就會造成電容的擊穿，當然這只是宏觀的理解，如果深究電容擊穿的機理，請查閱其它資料。

　　我為什麼要說電容呢?因為很多時候由於電容的存在，導致了模擬電路的複雜性，所以很好的理解電容還是很重要的，包括它的微觀機制。

　　純水是介電常數較高的電介質，但是我們生活中用的水，由於裡面溶解有各種離子等雜質，所以導致了介電常數的大大降低，也就容易導電。

　　模擬電路中的無源元件主要有電阻、電容和電感，電阻是比較容易理解的元件，其阻值是一個不隨頻率變化的量，而電容則不然，其容抗值隨著頻率的升高而逐漸下降，在頻域分析時，電容需用1/Cs替換，其中s是一個頻率相關的量，用jw替換，j2=-1，w為角頻率，單位是弧度/秒，因此可以看出，在頻域內，電容的容抗值隨頻率是單調下降的，單獨的一個電容也是比較容易理解的。

　　相信大家都知道我們在設計電路時，都要在集成晶片的電源和地管腳之間放2個旁路電容，容值一大一小，其目的是將電源上的一些幹擾濾掉，為什麼要用2個呢?按理說小電容完全是沒必要的，交流的成分都會從大電容走掉，因為由1/Cs知，大電容的容抗永遠低於小電容，其根本原因是，我們認為的電容是理想的，而實際上在高頻時由於大電容的感性效應，使得高頻時感抗較高，因此需要用一個小電容濾除高頻紋波。

 

　　去耦電容

　　下面我們再看一下，當一個電阻和電容串聯時，會發生哪些變化呢?

　　RC串聯

　　先來列寫阻抗方程：

可以看出實部(R值)始終保持不變，虛部隨頻率增加而逐漸減小。

　　RC並聯

　　當R與C並聯時，

將S用jw代入，得：

       此時，如果用複平面來表示阻抗變化情況，如下圖所示，當頻率較低時，相當於直流時，容抗很大，電流主要流經電阻，當頻率較高時，容抗很低，電流主要流經電容，而將電阻短路掉，在頻率無窮大時，阻抗為0。

　　複平面阻抗圖

　　如果我們用導納來列寫RC並聯的導納方程，導納的實部為電導，電導為電阻的倒數，虛部為電納，電納為電容的倒數，導納為阻抗的倒數，Y=1/Z，列寫導納方程時，將電阻用1/R替換，電容C用Cs替換，將元件的並聯看作串聯，由此列寫RC並聯導納方程為：

　　因此在元件並聯的情況下，多用導納來表徵，串聯時用阻抗的形式比較簡單。

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