电阻、电容、电感的知识以及如何选用LCR电桥

电阻、电容、电感的知识以及如何选用LCR电桥

无源元件电阻、电容、电感是最常被设计工程师所用的元器件，但真正了解L、C、R知识的人不一定很多，根据台湾专业人士叶正贤先生的经验，在此向各位从事设计、维修等技术的工程师浅谈LCR基本知识。
一、理想的L、C、R：

换句话说，在理想状态下，相位角(θ)在纯电阻下是O℃，在纯电容下是-90℃，纯电感则为+90℃。
实际情况下，L、C、R却不是如此单纯，尤其对L、C而言。
二、中、低频的L、C等效电路：

因为有等效电阻(R)的存在，所以电感就不再是+90℃，电容也不会是-90℃，因此产生了相位角(θ)，以三角函数来看：

其中虚部为感抗或容抗，而实部为阻抗，因为感抗与容抗涉及到频率，故在不同的工作频率下就会得到不同的（θ）值。
了解到电感、电容中如果RS的成份越小(或RP越大)，则此元器件越趋近于理想，这里我们定义了品质因数(Q)及损耗因数(D)：
Q = 1 / D = 虚功 / 实功
以串联等效电路来看，若流入固定电流I

因此若RS = 0，则Q 变成无穷大，相对的D值 = 0。
并联等效电路亦如此类推，于是可以得到一个结论：对元器件而言，Q越大越好，D值越小越好。
三、电容C的一般应用：
最常用的就是从市电进来(AC)要变成直流(交直转换)

市电(AC220V或110V)经变压器后，再经桥式整流器，此时即成为脉动直流(暂不考虑电解电容C)。

加上电解电容C后，即可变成直流，如下图所示：

但毕竟C并非理想电容，以串联等效电路来看，且加上负载RL后，则电路如下图：

当电容充电到峰值后，即会对负载RL放电(放电电流IL)，此时，在RS上即产生一个压降(或功率消耗)，波形变成

因此，原本的直流电压就会在上面叠加了一个交流信号，即所谓的纹波，而这纹波的大小除与所加上的负载RL有关外，也与ESR的大小有关，如果ESR太大，则纹波变大，同样，消耗功率也大，这也就是在实际电路工作时，有时在摸电解电容时会发热的原因，若ESR过大，则电解电容发烫,而有冒烟现象！！
所以在设计时建议工程师，须选用LOW ESR电容。换句话说，此时ESR的测量即成为工程师设计时不可缺少的测量因数。

亦即当C固定，若使用恒流源对电容C充电，即可产生斜波，当然仍须注意C的品质。（Q值越大越好，或D值越小越好。）
三、 电感L的一般应用
电感就是一组线圈，不管这组线圈有没有绕在铁蕊上，既然是用导线绕成线圈，导线上就会有内阻存在。现仍以其串联等效电路说明：