杭州PCB電路的阻抗電壓計(jì)算方式

阻抗電壓是變壓器的一個(gè)重要參數(shù)，也稱短路電壓，它表示變壓器通過(guò)額定電流時(shí)在變壓器自身阻抗上所產(chǎn)生的電壓損耗（百分值）。那么什么是電路的阻抗電壓？下面一起來(lái)了解一下電路的阻抗電壓計(jì)算方式。

一、什么是電路的阻抗電壓？

阻抗是電路或電路元件的有效電阻，其電阻隨不同頻率的變化而變化 AC. 阻抗也可能是由于歐姆電阻和電抗的綜合影響。 阻抗由字母“Z”表示。

由于阻抗是與頻率相關(guān)的電阻，因此電壓電流和阻抗之間的關(guān)系可以通過(guò)歐姆定律定義為V=IZ。

其中 V 是 電壓下降 穿過(guò)阻抗，I 是穿過(guò)阻抗的電流，Z 是阻抗，雖然 V=IZ 是標(biāo)量方程，因?yàn)槲覀冎雷杩故穷l率的函數(shù)，那么它也可以定義為 [latex] v(\omega) = i(\omega)z(\omega) [/latex]。

可以為任何可以包含電阻器、電容器或電感器的雙端口無(wú)源網(wǎng)絡(luò)定義阻抗。 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)被壓縮成一個(gè)組件時(shí)，該組件上的電壓降就是阻抗電壓。

電阻器的阻抗不包含任何虛部，因?yàn)樽杩沟拇笮?R，并且所有頻率的相位角為零。 在電容器的阻抗與頻率有關(guān)的情況下，電容器阻抗隨著頻率的增加而減小。 而電感是線圈的阻抗，電感的阻抗與頻率成正比，也就是說(shuō)頻率越廣，阻抗就越高。

二、如何計(jì)算阻抗電壓 ?

阻抗電壓可以借助整個(gè)電路的等效阻抗來(lái)計(jì)算。

如果在一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗 系列 必須計(jì)算，然后 串聯(lián)組合的等效阻抗可以計(jì)算為  [latex] Z_{eq} = Z_1 +Z_2+ ….. Z_n, [/latex]  其中每個(gè)組件的阻抗相加得到串聯(lián)連接的等效阻抗。

如果兩端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗在 并行 必須計(jì)算組合，然后找到 并聯(lián)組合的等效阻抗為 [latex] \frac{1}{Z_{eq}}= \frac{1}{Z_1} +\frac{1}{Z_2} + …. +\frac {1} {Z_n}. [/latex]

電路的阻抗可以是對(duì)于僅包含一個(gè)電阻器的電路，Z = R。

[latex] Z = X_C [/latex] 對(duì)于僅包含電容器的電路，[latex] X_C [/latex] 是電路的阻抗 電容器.

[latex] Z = X_L [/latex] 對(duì)于僅包含電感的電路，[latex] X_L [/latex] 是電感的阻抗。

感抗 [latex] X_L [/latex] 可以定義為 [latex] X_L = i \omega L = 2 \pi f L [/latex]

阻抗電感

電容電抗 [latex] X_C [/latex] 可以定義為 [latex] X_C = 1/i \omega C = 1 / I 2 \pi f L [/latex]

阻抗冷凝器

包含寄存器和電容器串聯(lián)的電路 [/latex]Z^2 = R^2 +X_C^2 [/latex]

串聯(lián)電阻和電感的電路 [/latex]Z^2 = R^2 +X_L^2[/latex]

該電路包含 串聯(lián)電阻電容和電感 然后 [/latex]Z^2 = R^2 + (|X_L – X_C|)^2[/latex]

R中的 交流電路 可以相對(duì)于電壓定義為 [latex] R = \frac{change in voltage}{ current}.[/latex]

在分析整個(gè)電路后，將相似的電抗值相加得到電路的總阻抗，同時(shí)計(jì)算考慮到電路設(shè)計(jì)的總阻抗，例如其組件是否相互并聯(lián)或串聯(lián)組合。

用于計(jì)算電感器和電容器串聯(lián)的總阻抗，然后減去 感應(yīng)電抗 和彼此的容抗。

兩端電路網(wǎng)絡(luò)阻抗可以是一個(gè)復(fù)數(shù)，因此可以用相位和幅度特性來(lái)表示阻抗。

在借助歐姆定律計(jì)算出電路的整體阻抗后，阻抗上的電壓降可以通過(guò)阻抗已知的電流來(lái)計(jì)算。

兩端電路網(wǎng)絡(luò)阻抗可以是一個(gè)復(fù)數(shù)，因此可以用相位和幅度特性來(lái)表示阻抗。

[/latex]V= IZ = I|Z|e^{j arg (Z)}[/latex]

哪里 |Z| 是阻抗的大小，相量可以通過(guò)[latex] \theta = arg (Z)的相位電壓來(lái)描述電流滯后。[/latex]

三、如何根據(jù)電壓和電流計(jì)算阻抗 ?

雙端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗可以用不同的參數(shù)表示來(lái)計(jì)算。

根據(jù) Z 參數(shù)或開(kāi)路阻抗參數(shù)，任意兩端口網(wǎng)絡(luò)的輸入和輸出電壓可表示為 [/latex]V_1[/latex] 和 [/latex]V_2[/latex] 可以用輸入和輸出電流表示 [/latex]I_1[/latex] 和 [/latex]I_2[/latex] 如：

雙端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗

[/latex][V] = [Z] [I][/latex]

其中 [Z] 是阻抗矩陣。

[/latex]\開(kāi)始{bmatrix}

V_1\\

V_2\end{bmatrix} =\begin{bmatrix}

Z_{11} & Z_{12} \\

Z_{21} & Z_{22}

\end{bmatrix}\begin{bmatrix}

\end{bmatrix}[/latex]

用這種方法 整個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)用一個(gè)矩形框表示，以及來(lái)自網(wǎng)絡(luò)每個(gè)輸入或輸出端口的電流和電壓方向。 

從矩陣中獲取方程：

[/latex]V_1 = Z_{11} I_1 + Z_{12} I_2[/latex]

[/latex]V_2 = Z_{21} I_1 + Z_{22} I_2[/latex]

現(xiàn)在假設(shè)兩端口的輸出為開(kāi)路開(kāi)路，所以[latex] I_2 = 0 [/latex]

所以現(xiàn)在 [latex] Z_{12} = \frac{V_1}{I_1} [/latex]

[/latex]I_2 = 0，Z_{21} = \frac{V_2}{I_1} [/latex]

現(xiàn)在，假設(shè)二端口的輸入是開(kāi)路開(kāi)路，所以[latex] I_1 = 0 [/latex]

所以現(xiàn)在 [latex] Z_{12} = \frac{V_1}{I_2} [/latex]

而且，現(xiàn)在 [latex] Z_{22} = \frac{V_2}{I_2} [/latex]

[/latex]Z_{11}、Z_{12}、Z_{21}、[/latex] 和 [/latex]Z_{22} [/latex] 也稱為二端口網(wǎng)絡(luò)的阻抗參數(shù)或開(kāi)路參數(shù)。

已知[latex] I_1 [/latex]和[latex] I_2的值，可以根據(jù)需要計(jì)算出V_1 [/latex]或[latex] V_2 [/latex]。