Q值的定義(精)

1、Q值的定義：Q值;是衡量電感器件的主要參數(shù).是指電感器在某一頻率的交流電壓下工作時，所呈現(xiàn)的感抗與其等效損耗電阻之比.電感器的Q值越高，其損耗越小效率越高.電感器品質因數(shù)的高低與線圈導線的直流電阻、線圈骨架的介質損耗及鐵心、屏蔽罩等引起的損耗等有關.也有人把電感的Q值特意降低的，目的是避免高頻諧振/增益過大.降低Q值的辦法可以是增加繞組的電阻或使用功耗比較大的磁芯Q值過大，引起電感燒毀，電容擊穿，電路振蕩.Q很大時，將有VL=VCV的現(xiàn)象出現(xiàn).這種現(xiàn)象在電力系統(tǒng)中，往往導致電感器的絕緣和電容器中的電介質被擊穿，造成損失.所以在電力系統(tǒng)中應該避免出現(xiàn)諧振現(xiàn)象.而在一些無線電設備中，卻常利用諧振的

2、特性，提高微弱信號的幅值.品質因數(shù)又可寫成Q=2pi*電路中存儲的能量/電路一個周期內(nèi)消耗的能量通頻帶BW與諧振頻率w0和品質因數(shù)Q的關系為:BW=wo/Q，表明，Q大則通頻帶窄，Q小則通頻帶寬.Q=wL/R=1/wRC其中:Q是品質因素w是電路諧振時的角頻率(2n fL是電感R是串的電阻C是電容結合自己的實踐，對上面進行一下補充由于在天線端都是采用的是RLC并聯(lián)諧振電路，是在正弦電流激勵下工作的所以在計算電感的品質因數(shù)Q值時，R值為整個諧振電路的等效阻值，在計算時候要注意下面的是一個案例，很有指導意義！ ！For optimum performance the antenna Q shoul

3、d not exceed 20 and to achievereliable tuning at 125kHz the antenna inductance should be around 700uH. HigherQ and inductance values will still function but with a reduced range and performance.The formula for calculating Q = 2*pi*fL / Rant = 549 / Rantwhere f = Resonant frequency，125 kHz，L = Antenn

4、a inductance，700uHRant = Overall antenna resistance = Rdriver + Ra + (Rcu + Rrf)pi = 3.14159 etcRdriver = 3.5 R (from IC spec) and Ra = 22 R (series resistor in antenna loop)Rcu = Resistance of Copper (coil and cable) andRrf = RF resistive component (eddy current losses etc)By measurement at 125kHz，

5、(Rcu + Rrf) = approx 6RTherefore Rant = 3.5 + 22 + 6 = 31.5 Ohms，Q = 549 / 31.5 = 17Max peak antenna current (with 22R series resistor)，Iant max = 4Vdd / pi*Rant = 20 / pi*31.5 = 200maMax peak antenna voltage，Uant max = Iant max . (2*pi*fL) = 110v1電感線圈的串、并聯(lián)每一只電感線圈都具有一定的電感量。如果將兩只或兩只以上的電感線圈串聯(lián)起來總電感量是增大

6、的，串聯(lián)后的總電感量為：L串=L1+L2+L3+L4線圈并聯(lián)起來以后總電感量是減小的，并聯(lián)后的總電感量為：L并=（1/L1 + 1/L2+1/L3+1/L4+）上述的計算公式，是針對每只線圈的磁場各自隔離而不相接觸的情況，如果磁場彼此發(fā)生接觸，就要另作考慮了。2電感線圈的檢測在選擇和使用電感線圈時，首先要想到線圈的檢查測量，而后去判斷線圈的質量好壞和優(yōu)劣。欲準確檢測電感線圈的電感量和品質因數(shù)Q，一般均需要專 門儀器，而且測試方法較為復雜。在實際工作中，一般不進行這種檢測，僅進行線圈的通斷檢查和Q值的大小判斷?？上壤萌f用表電阻檔測量線圈的直流電 阻，再與原確定的阻值或標稱阻值相比較，如果所測阻

7、值比原確定阻值或標稱阻值增大許多，甚至指針不動（阻值趨向無窮大X可判斷線圈斷線；若所測阻值 極小，則判定是嚴重短路萬果局部短路是很難比較出來人這兩種情況出現(xiàn)，可以判定此線圈是壞的，不能用。如果檢測電阻與原確定的或標稱阻值相差不大， 可判定此線圈是好的。此種情況，我們就可以根據(jù)以下幾種情況，去判斷線圈的質量即Q值的大小。線圈的電感量相同時，其直流電阻越小，Q值越高；所用 導線的直徑越大，其Q值越大；若采用多股線繞制時，導線的股數(shù)越多，Q值越高；線圈骨架（或鐵芯）所用材料的損耗越小，其Q值越高。例如，高硅硅鋼 片做鐵芯時，其Q值較用普通硅鋼片做鐵芯時高；線圈分布電容和漏磁越小，其Q值越高。例如，蜂

8、房式繞法的線圈，其Q值較平繞時為高，比亂繞時也高；線圈無屏蔽罩，安裝位置周圍無金屬構件時，其Q值較高，相反，則Q值較低。屏蔽罩或金屬構件離線圈越近，其Q值降低越嚴重；對有磁芯的高頻線圈， 其Q值較天磁芯時為高；磁芯的損耗越小，其Q值也越高。在電源濾波器中使用的低頻阻流圈，其Q值大小并不太重要， 而電感量L的大小卻對濾波效果影響較大。要注意， 低頻阻流圈在使用中，多通過較大直流， 為防止磁飽和，其鐵芯要求順插，使其具有較大氣隙。為防止線圈與鐵芯發(fā)生擊穿現(xiàn)象，二者之間的絕緣應符合要求。所以，在使用前還應進行線圈與鐵芯之 間絕緣電阻的檢測。具體方法與變壓器絕緣電阻的檢測方法相同（可參閱變壓器的檢測）

9、。對于高頻線圈電感量L由于測試起來更為麻煩，一般都根據(jù)在電路使用效果適當調整，以確定其電感量是否合適。對于多個繞組的線圈，還要用萬用表檢測各繞組之間線圈是否短路；對于具有鐵芯和金屬屏蔽罩的線圈，要測量其繞組與鐵芯或金屬屏蔽罩之間是否短路。3繞制線圈的注意事項線圈在實際使用過程中，有相當數(shù)量品種的電感線圈是非標準件，都是根據(jù)需要有針對性進行繞制。自行繞制時，要注意以下幾點：（1）根據(jù)電路需要，選定繞制方法在繞制空心電感線圈時，要依據(jù)電路的要求，電感量的大小以及線圈骨架直徑的大小，確定繞制方法。間繞式線圈適合在高頻和超高頻電路中使用，在圈 數(shù)少于3圈到5圈時，可不用骨架，就能具有較好的特性，Q值較

10、高，可達150400,穩(wěn)定性也很高。單層密繞式線圈適用于短波、中波回路中，其Q值可達到150250，并具有較高的穩(wěn)定性。（2）確保線圈載流量和機械強度，選用適當?shù)膶Ь€線圈不宜用過細的導線繞制，以免增加線圈電阻，使Q值降低。同時，導線過細，其載流量和機械強度都較小，容易燒斷或碰斷線。所以，在確保線圈的載流量和機械強度的前提下，要選用適當?shù)膶Ь€繞制。3)繞制線圈抽頭應有明顯標志帶有抽頭的線圈應有明顯的標志，這樣對于安裝與維修都很方便。4)不同頻率特點的線圈，采用不同材料的磁芯工作頻率不同的線圈，有不同的特點。在音頻段工作的電感線圈，通常采用硅鋼片或坡莫合金為磁芯材料。低頻用鐵氧體作為磁芯材料，其電

11、感量較大， 可高達幾亨到幾十亨。在幾十萬赫到幾兆赫之間，如中波廣播段的線圈，一般采用鐵氧體芯，并用多股絕緣線繞制。頻率高于幾兆赫時，線圈采用高頻鐵氧體 作為磁芯，也常用空心線圈。此情況不宜用多股絕緣線，而宜采用單股粗鍍銀線繞制。在100MHz以上時，一般已不能用鐵氧體芯，只能用空心線圈；如要作 微調，可用鋼芯。使用于高頻電路的阻流圈，除了電感量和額定電流應滿足電路的要求外，還必須注意其分布電容不宜過大。4提高線圈的Q值所采取的措施品質因數(shù)Q是反映線圈質量的重要參數(shù)，提高線圈的Q值，可以說是繞制線圈要注意的重點之一。那么，如何提高繞制線圈的Q值呢，下面介紹具體的 方法：(1) 根據(jù)工作頻率，選用

12、線圈的導線工作于低頻段的電感線圈，一般采用漆包線等帶絕緣的導線繞制。工作頻率高于幾萬赫，而低于2MHz的電路中，采用多股絕緣的導線繞制線圈，這樣， 可有效地增加導體的表面積，從而可以克服集膚效應的影響，使Q值比相同截面積的單根導線繞制的線圈高30%50%。在頻率高于2MHz的電路中，電感線圈應采用單根粗導線繞制，導線的直徑一般為0.3mm1.5mm。采用間繞的電感線圈，常用鍍銀銅線繞制，以增加導線表面的導電性。這時不宜選用多股 導線繞制，因為多股絕緣線在頻率很高時，線圈絕緣介質將引起額外的損耗，其效果反不如單根導線好。(2) 選用優(yōu)質的線圈骨架，減少介質損耗在頻率較高的場合，如短波波段，因為普

13、通的線圈骨架，其介質損耗顯著增加，因此，應選用高頻介質材料，如高頻瓷、聚四氟乙烯、聚苯乙烯等作為骨 架，并采用間繞法繞制。(3)選擇合理的線圈尺寸，可以減少損耗外徑一定的單層線圈( 20mm -30mm)，當繞組長度L與外徑D的比值L/D=0.7時，其損耗最?。煌鈴?一定的多層線圈L/ D=0.20.5，用t/D=0.250.1時，其損耗最小。繞組厚度t、繞組長度L和外徑D之間滿足3t+2L=D的情況下，損耗也最小。采 用屏蔽罩的線圈，其L/D=0.81.2時最佳。(4)選定合理屏蔽罩的直徑用屏蔽罩，會增加線圈的損耗，使Q值降低，因此屏蔽罩的尺寸不宜過小。然而屏蔽罩的尺寸過大，會增大體積，因而

14、要選定合理屏蔽罩的直徑尺寸。當屏蔽罩直徑Ds與線圈直徑D之比滿足如下數(shù)值即DsZD=1.62.5時，Q值降低不大于10%。(5)采用磁芯可使線圈圈數(shù)顯著減少線圈中采用磁芯，減少了線圈的圈數(shù)，不僅減小線圈的電阻值，有利Q值的提高，而且縮小了線圈的體積。(6)線圈直徑適當選大些，利于減小損耗在可能的條件下，線圈直徑選得大一些，體積增大了一些，有利于減小線圈的損耗。一般接收機，單層線圈直徑取12mm30mm；多層線圈取6mm13mm，但從體積考慮，也不宜超過20mm25mm的范圍。7)減小繞制線圈的分布電容盡量采用無骨架方式繞制線圈，或者繞制在凸筋式骨架上的線圈，能減小分布電容15% 20%;分段繞

15、法能減小多層線圈的分布電容的1/31/2。對于多層線圈來說，直徑D越小，繞組長度L越小或繞組厚度t越大，則分布電容越小。應當指出的是：經(jīng)過漫漬和封涂后的線圈，其分布電容將增大20% 30%?？傊?，繞制線圈，始終把提高Q值，降低損耗，作為考慮的重點。5線圈使用、安裝要注意的問題 任何電子設備中的電子元器件安裝板，都是經(jīng)過工程技術人員根據(jù)使用的各種元器件的性能特點，精心安排、全面布局、合理設計出來的。作為線圈的使 用安裝者，注意如下的幾個問題就可以了。（1）線圈的安裝位置應符合設計要求 線圈的裝配位置與其他各種元器的相對位置要符合設計的規(guī)定，否則將會影響整機的正常工作。例如，簡單的半導體收音機中的

16、高頻阻流圈與磁性天線的 位置要適當安排合理;天線線圈與振蕩線圈應相互垂直，這就避免了相互耦合的影響。（2）線圈在安裝前，要進行外觀檢查 使用前，應檢查線圈的結構是否牢固，線匝是否有松動和松脫現(xiàn)象，引線接點有無松動，磁芯旋轉是否靈活，有無滑扣等。這些方面都檢查合格后，再進行安裝。（3）線圈在使用過程需要微調的，應考慮微調方法有些線圈在使用過程中，需要進行微調，依*改變線圈圈數(shù)又很不方便，因此，選用時應考慮到微調的方法。例如單層線圈可采用移開*端點的數(shù)困線圈的 方法，即預先在線圈的一端繞上3圈4圈，在微調時，移動其位置就可以改變電感量。實踐證明，這種調節(jié)方法可以實現(xiàn)微調2% 3%的電感量。應用在短

17、波和超短波回路中的線圈，常留出半圈作為微調，移開或折轉這半圈使電感量發(fā)生變化，實現(xiàn)微調。多層分段線圈的微調，可以移動一個分段的相對距離 來實現(xiàn)，可移動分段的圈數(shù)應為總圈數(shù)的20%30%。實踐證明：這種微調范圍可達1 0% 1 5%。具有磁芯的線圈，可以通過調節(jié)磁芯在線圈管中的位置， 實現(xiàn)線圈電感量的微調。（4）使用線圈應注意保持原線圈的電感量 線圈在使用中，不要隨便改變線圈的形狀。大小和線圈間的距離，否則會影響線圈原來的電感量。尤其是頻率越高，即圈數(shù)越少的線圈。所以，目前在電視機中采用的高頻線圈，一般用高頻蠟或其他介質材料進行密封固定。另外，應注意在維修中，不要隨意改變或調整原線圈的位置，以免

18、導致失諧故障。（5）可調線圈的安裝應便于調整 可調線圈應安裝在機器的易于調節(jié)的位置，以便于調整線圈的電感量達到最佳的工作狀態(tài)。Q值是什么在討論電感性能時，Q值是最重要的衡量指標。Q值是一種衡量電感性能的指標， 它是一個無量綱的參數(shù)， 用于比較振蕩頻率和能量損耗速率。Murata公司的 高級產(chǎn)品經(jīng)理DerylJ.Kimbro說：“Q值越高，電感的性能就越接近于理想的無損電感。也就是說，它在諧振電路中的選擇性更好。高Q值的另一個好處是損耗低，也就是說電感消耗的能量少。低Q值會造成帶寬較寬，而且在振蕩頻率處及其附近的諧振幅度較低。電感值除了Q因子以外，電感的真正的量度當然是它的電感值。對于音頻和電源

19、應用而言，電感取值通常是數(shù)亨利，而較高頻率應用通常需要小得多的電感，通常在 毫亨或微亨范圍內(nèi)。電感值取決于幾個因素，其中包括結構、鐵芯尺寸、鐵芯材料以及實際的線圈匝數(shù)。電感既有電感值固定的，也有電感值可調的。其他規(guī)格電感值并不是唯一重要的取值。直流電阻、電流以及自諧振頻率（SRF）是只尸電感的數(shù)據(jù)單中所提供的一些更加有用的規(guī)格。del Mar Villarrubia說：根據(jù)應用場合的不同，每種特性都可能是需要重點考慮的因素并決定其他特性。例如，如果元件將用在輪胎壓力監(jiān)測系統(tǒng)中，那么電感在很寬的溫度范圍內(nèi)的穩(wěn)定 性是很重要的，而這種要求將會確定磁芯的選擇。”額定電流在選擇電感時，工作電流應該低于

20、說明書中的額定電流。如果工作電流超過額定電流，就可能會損壞產(chǎn)品。直流電阻（DCR）Kimbro稱，直流電阻（DCR）與額定電流有很大的關聯(lián)。以線圈電阻為基準，直流電阻等于電感的損耗。如果繞線的直徑增加，那么直流電阻會減小，而額定電流會增加。較大的繞線直徑降低了損耗并改善了電流處理能力。Vishay公司電感部門的產(chǎn)品市場經(jīng)理Doug Lillie說：直流電阻會限制在不過熱或不發(fā)生飽和（感應系數(shù)急劇降低）的情況下器件可以傳輸?shù)闹绷麟娏??！弊灾C振頻率（SRF）電感中的每一匝繞線都可以看成一塊電容器極板，匝與匝之間以及線圈與鐵芯之間電容的總體效果可以用與電感并聯(lián)的單個電容來表示，稱為分布電容（Cd）這種并聯(lián)結構的諧振頻率就稱為自諧振頻率（SRF）。Lillie說：在此頻率，電感看起來像帶有阻抗的純電阻。如果頻率超過自諧振頻率，這種并聯(lián)結構的容抗 將成為主要因素?！悲B層