Таким образом, в радиотехнических цепях генераторы напряжения целесообразно применять при Ri<< RH. Это позволяет пренебречь падением напряжения на внутреннем сопротивлении Ri генератора и считать, что напряжение на внешних зажимах генератора приблизительно равно его ЭДС [uH(t)≈e(t)], т.е. оно не зависит от сопротивления нагрузки и величины тока в цепи. Генераторы тока в радиотехнических цепях удобно применять при выполнении условия Ri >> RH. В этом случае ток сопротивления нагрузки практически равен току генератора тока [iH(t)≈j(t)] и не зависит от сопротивления нагрузки.
За направление протекания тока принято направление движения положительных зарядов, т.е. против сил электрического поля. Положительное напряжение отсчитывается от узла с более высоким потенциалом к узлу с более низким потенциалом. В этом случае и ток протекает от узла с более высоким потенциалом к узлу с более низким потенциалом.
Пассивные двухполюсники. В радиотехнике широко применяются такие пассивные элементы, как индуктивные катушки, конденсаторы и резисторы. Индуктивные катушки накапливают энергию магнитного поля, в результате чего в них возникает ЭДС самоиндукции eL. Конденсаторы накапливают энергию электрического поля, что приводит к появлению вторичной ЭДС емкости ес. Резисторы преобразуют электромагнитную энергию в другие виды энергии (тепловое излучение, световое излучение и т.д.).
Способность индуктивной катушки, конденсатора и резистора выполнять строго определенные действия с энергией называют основной функцией или основным параметром этих элементов. К числу основных параметров относят накопление энергии магнитного поля, накопление энергии электрического поля и рассеивание электромагнитной энергии. Первый из параметров называется индуктивностью, второй — емкостью, а третий — сопротивлением.
Индуктивные катушки, конденсаторы и резисторы являются реальными элементами. Параметры, характеризующие свойства этих элементов, наиболее полно проявляются на низких частотах. С ростом частоты сигналов в этих элементах начинают проявляться паразитные эффекты, также связанные с рассеиванием и накоплением энергии электромагнитного поля. Рассмотрим эти эффекты.
Выводы реальных радиоэлементов, соединительные проводники, провод индуктивной катушки, обкладки конденсаторов выполняют из металлических проводников, которые обладают сопротивлением R.
Сопротивление резистивного материала растет с увеличением частоты сигнала из-за поверхностного эффекта и эффекта близости. Действительно, магнитное поле реального проводника существует как вне проводника, так и внутри него. ЭДС самоиндукции eL, вызванная изменением магнитного потока, пропорциональна скорости изменения магнитного потока. Если по сечению проводника выделить концентрические окружности, то ЭДС самоиндукции будет выше там, где меньше радиус кольца, а токи выше в кольцах с большим радиусом. Это приводит к тому, что с ростом частоты сигнала f плотность тока возрастает по мере приближения к поверхности проводника. Из-за поверхностного эффекта в диапазоне радиочастот ток проходит по наружному слою проводника. Соответственно с ростом частоты сопротивление проводника резко возрастает. Тонкий слой у поверхности проводника, в пределах которого протекает ток, называется скин-слоем.
В каждом витке провода индуктивной катушки под влиянием магнитных потоков соседних витков наводится дополнительная ЭДС самоиндукции. Это приводит к проявлению так называемого эффекта близости, вызывающего еще большее нарушение равномерности распределения тока по сечению проводника, чем при поверхностном эффекте. Из-за эффекта близости большая часть тока проходит по той части поверхности проводника, которая соприкасается с каркасом катушки. В результате этого действующая поверхность сечения становится еще меньше, а активное сопротивление проводника возрастает.
Диэлектрический материал конденсаторов обладает сопротивлением утечки, что приводит к протеканию постоянного тока через конденсатор и рассеиванию энергии на этом сопротивлении.
Пару витков индуктивной катушки можно рассматривать как обкладки конденсатора. В структуре резисторов из-за конструктивных особенностей и технологии их изготовления также проявляются свойства конденсаторов. Это говорит о том, что как в индуктивной катушке, так и в резисторе происходит накопление энергии электрического поля.
Резисторы и конденсаторы имеют внешние выводы, выполненные из проводников, которые обладают определенной индуктивностью. Кроме того, обкладки конденсаторов и внутренняя структура резисторов из-за своей протяженности обладают способностью накапливать энергию магнитного поля, т. е. обладают индуктивностью.
Следовательно, любой реальный пассивный двухполюсник (резистор, конденсатор или индуктивная катушка) может быть представлен набором идеализированных пассивных элементов, каждый из которых характеризует сопротивление, емкость и индуктивность. На рис. 5.5 представлены модели резистора, индуктивной катушки и конденсатора.
Резисторы группируются в три основных класса: проволочные, пленочные и композиционные. Резисторы этих классов могут быть описаны моделью, приведенной на рис. 5.5, а. В этой модели индуктивность LRхарактеризует выводы резистора, кроме проволочного, в котором сама структура резистора имеет большую индуктивность. Емкость CRпредставляет емкость между внешними контактами, например композиционного резистора, и витками проволочного резистора.
Индуктивные катушки, как правило, делят на категории по типу используемого сердечника: индуктивные катушки с воздушным и магнитным сердечниками. Обе эти категории индуктивных катушек могут быть представлены моделью, приведенной на рис. 5.5, б, где основным параметром является индуктивность катушки L, а паразитными
абв
Рис. 5.5. Модели резистора (а), индуктивной катушки (6) и конденсатора (в)
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.