Q, Činitel Jakosti Výukový program Obsahuje:
Q, činitel jakosti základy Induktoru Q RLC sítě Q
faktor kvality nebo ‚Q‘ pro induktor nebo laděný obvod se často používá, aby údaj o jeho výkon v rezonančním obvodu. Q nebo faktor kvality je bezrozměrné číslo a popisuje tlumení v obvodu. Poskytuje také údaj o šířce pásma rezonátoru vzhledem k jeho středové frekvenci.
Hodnoty pro činitel jakosti jsou často vidět citoval a mohou být použity při definování výkonnosti tlumivka, kondenzátor, nebo laděný obvod.
Q nebo faktor kvality se používá u mnoha RF laděných obvodů nebo prvků k označení jejich výkonu v oscilátoru nebo jiné formě rezonančního obvodu.
jednoduché vzorce vztahují ztráty a šířku pásma K Q.
Q, činitel jakosti základy,
koncept Q, Činitel Jakosti byl první předpokládá inženýr jménem K. S. Johnson z inženýrského Oddělení Western Electric Company v USA. Hodnotil výkon a kvalitu různých cívek. V průběhu svého vyšetřování vyvinul koncept Q. Zajímavé je jeho volba písmeno Q byla provedena, protože všechny ostatní písmena abecedy byla přijata, a ne proto, že pojem kvalita faktorem, i když s odstupem času výběru písmeno Q faktor kvality nemohlo být lepší.
faktor kvality je koncept, který je použitelný v mnoha oblastech fyziky a inženýrství. Označuje se písmenem Q A může být označován jako faktor Q.
Q faktor je bezrozměrný parametr, který vyjadřuje energetické ztráty v rezonančních prvků, které by mohly být cokoliv, od mechanické kyvadlo, prvek v mechanické struktuře, nebo v elektronické obvody jako rezonanční obvod.
zatímco faktor Q prvku se vztahuje ke ztrátám, toto se přímo vztahuje na šířku pásma rezonátoru vzhledem k jeho středové frekvenci.
Q označuje ztrátu energie vzhledem k množství energie uložené v systému. Čím vyšší je Q, tím nižší je rychlost energetických ztrát a tím i oscilace se sníží pomaleji, tj. budou mít nízkou úroveň tlumení a budou zvonit déle.
u elektronických obvodů jsou energetické ztráty v obvodu způsobeny odporem. I když k tomu může dojít kdekoli v obvodu, hlavní příčina odporu se vyskytuje uvnitř induktoru.
definice faktoru kvality
definice faktoru kvality je často potřebná k přesnějšímu pochopení toho, co toto množství ve skutečnosti je.
Pro elektronické obvody, Q je definován jako poměr energie uložené v rezonátoru do dodané energie na to, na cyklus, aby amplituda signálu je konstantní, na frekvenci, kde je uložená energie je konstantní s časem.
může být také definován pro induktor jako poměr jeho indukční reaktance k jeho odporu při určité frekvenci a je měřítkem jeho účinnosti.
Účinky Q faktor,
Při jednání s RF laděné obvody, existuje mnoho důvodů, proč Q faktor je důležitý. Obvykle je prospěšná vysoká úroveň Q, ale v některých aplikacích může být požadována definovaná úroveň Q.
Některé úvahy, spojené s Q v RF laděné obvody jsou shrnuty níže:
- šířka Pásma: se zvyšujícím Se Q faktor nebo faktor kvality, takže šířka pásma laděný obvod filtru je snížena. Jak ztráty klesají, tak se naladěný obvod stává ostřejším, protože energie je v obvodu uložena lépe.
je vidět, že jak se Q zvyšuje, tak se šířka pásma 3 dB snižuje a celková odezva naladěného obvodu se zvyšuje. V mnoha případech je zapotřebí vysoký faktor Q, aby se zajistilo dosažení požadovaného stupně selektivity. - široká šířka pásma: v mnoha RF aplikacích existuje požadavek na provoz s širokou šířkou pásma. Některé formy modulace vyžadují širokou šířku pásma a jiné aplikace vyžadují pevné filtry, které poskytují široké pokrytí pásem. I když může být vyžadováno vysoké odmítnutí nežádoucích signálů, existuje konkurenční požadavek na široké šířky pásma. Proto v mnoha aplikacích úroveň Q požadováno, musí být odhodlán poskytnout celkový výkon, který je potřeba splňující požadavky pro širokou šířku pásma a odpovídající odmítnutí nežádoucí signály.
- fázový šum oscilátoru: každý oscilátor generuje tzv. fázový šum. To zahrnuje náhodné posuny ve fázi signálu. To se projevuje jako hluk, který se šíří z hlavního nosiče. Jak se dalo očekávat, tento hluk není žádoucí, a proto je třeba jej minimalizovat. Návrh oscilátoru lze přizpůsobit tak, aby se to snížilo mnoha způsoby, hlavní je zvýšením Q, faktor kvality obvodu laděného oscilátoru.
- Obecné rušivé signály: vyladěné obvody a filtry se často používají k odstranění rušivých signálů. Čím ostřejší je filtr a čím vyšší je úroveň Q, tím lepší bude obvod schopen odstranit falešné signály.
- zvonění: jak se Q rezonančního obvodu zvyšuje, ztráty se snižují. To znamená, že jakákoli oscilace nastavená v obvodu bude trvat déle, než zemře. Jinými slovy obvod bude mít tendenci“ zvonit “ více. To je ve skutečnosti ideální pro použití v obvodu oscilátoru, protože je snazší nastavit a udržovat oscilaci, protože v naladěném obvodu se ztrácí méně energie.
vzorce faktoru Q
základní vzorec faktoru Q nebo kvality je založen na energetických ztrátách uvnitř induktoru, obvodu nebo jiné formy součásti.
z výše uvedené definice faktoru kvality lze Q faktor matematicky vyjádřit ve vzorci Q faktoru níže:
Při pohledu na šířku pásma RF rezonanční obvod, to se promítá do Q faktor vzorec:
V jakékoli RF nebo jiný obvod, každá jednotlivá složka může přispět k Q nebo činitel jakosti obvodu sítě jako celku. Q součástí, jako jsou induktory a kondenzátory, jsou často uváděny jako mající určitý faktor Q nebo faktor kvality.
faktor kvality a tlumení
jedním z aspektů Q faktoru, který je důležitý v mnoha obvodech, je tlumení. Faktor kvality, Q určuje kvalitativní chování jednoduchých tlumených oscilátorů a ovlivňuje další obvody, jako je odezva ve filtrech atd.
existují tři hlavní režimy, které lze vzít v úvahu, když se odkazuje na tlumení a faktor Q.
- nedostatečně tlumené (Q > 1/2) : Nedostatečně tlumený systém je systém, kde je faktor Q větší než polovina. Systémy, kde je faktor Q jen něco málo přes polovinu, mohou oscilovat jednou nebo dvakrát, když je aplikován krokový impuls, než oscilace odpadne. Jak se zvyšuje faktor kvality, tak tlumení klesá a oscilace budou udržovány déle. V teoretickém systému, kde je faktor Q nekonečný, by oscilace byla udržována na dobu neurčitou bez nutnosti přidávat další podnět. V oscilátorech je nějaký signál přiváděn zpět, aby poskytl další stimul, ale vysoký Q faktor obvykle produkuje mnohem čistší výsledek. Na signálu jsou přítomny nižší úrovně fázového šumu.
- -tlumené (Q < 1/2): over-tlumené systém má Q faktor, který je menší než 1/2. V tomto typu systému jsou ztráty vysoké a systém nemá žádné překročení. Místo toho se systém exponenciálně rozpadne a asymptoticky se blíží hodnotě ustáleného stavu po použití krokového impulsu. Jak je faktor Q nebo faktor kvality snížen, systémy reagují pomaleji na krokový impuls.
- Kriticky tlumené (Q = 1/2) : kriticky tlumené soustavy má Q faktor 0,5 a jako nad-tlumené systém, výstup není oscilovat, a není překročení rovnovážného stavu výstupu. Systém se přiblíží k asymptotě v ustáleném stavu v nejrychlejším čase bez jakéhokoli překročení.
v mnoha RF rezonančních systémech jsou zapotřebí vysoké úrovně Q faktoru. Pro filtry je nutná dostatečná selektivita, ale ne příliš, a pro oscilátory vysoké úrovně Q vedou ke zlepšení stability a nižšímu fázovému šumu. V mnoha systémech by faktor Q neměl být příliš vysoký, protože může mít za následek, že šířky pásma filtru jsou příliš úzké a oscilátory nejsou schopny sledovat požadovaný rozsah. Hladiny Q faktoru však musí být spíše vysoké než nízké.
Více Základní Pojmy Elektroniky:
Napětí Proud Výkon Odpor Kapacita Indukčnost, Transformátory Decibel, dB kirchhoffovy Zákony Q, činitel jakosti RF šum
Návrat na Základní Pojmy Elektroniky menu . . .