Q, Quality Factor Tutorial Includes:
Q, quality factor basics Inductor Q RLC network Q
the quality factor or ’Q’ of an inductor or vired circuit is often used to give a indicate in a resonator circuit. Q eli laatukerroin on dimensioton luku ja se kuvaa piirin vaimennusta. Se antaa myös viitteitä resonaattorin kaistanleveydestä suhteessa sen keskitaajuuteen.
Laatukertoimen arvot nähdään usein lainattuina, ja niitä voidaan käyttää induktorin, kondensaattorin tai viritetyn piirin suorituskyvyn määrittelyssä.
Q-eli laatukerrointa käytetään monien RF-viritettyjen piirien tai elementtien kanssa osoittamaan niiden suorituskykyä oskillaattorissa tai muunlaisessa resonanssipiirissä.
yksinkertaiset kaavat suhteuttavat häviöt ja kaistanleveyden Q: han.
Q, quality factor basics
Q, Quality Factor-konseptin keksi ensimmäisenä insinööri K. S. Johnson Western Electric Companyn Insinööriosastolta Yhdysvalloista. Hän arvioi eri kelojen suorituskykyä ja laatua. Aikana hänen tutkimukset hän kehitti käsitteen Q. Mielenkiintoista hänen valinta kirjain Q tehtiin, koska kaikki muut kirjaimet aakkoset oli otettu eikä koska termi laatutekijä, vaikka jälkiviisaasti valinta kirjain Q laatutekijä ei olisi voinut olla parempi.
Laatukerroin on käsite, jota sovelletaan monilla fysiikan ja tekniikan aloilla. Sitä merkitään kirjaimella Q ja siihen voidaan viitata Q-tekijänä.
q-kerroin on dimensioton parametri, joka ilmoittaa energiahäviöt resonanssielementin sisällä, joka voi olla mitä tahansa mekaanisesta heilurista, mekaanisen rakenteen elementistä tai elektronipiirin kuten resonanssipiirin sisällä.
vaikka elementin Q-kerroin liittyy häviöihin, tämä kytkeytyy suoraan resonaattorin kaistanleveyteen suhteessa sen keskitaajuuteen.
Q tarkoittaa energiahäviötä suhteessa systeemiin varastoituneen energian määrään. Näin ollen korkeampi Q alempi energiahäviö ja siten heilahtelut vähenevät hitaammin, eli niillä on alhainen vaimennus ja ne soivat pidempään.
elektronisissa piireissä piirin sisäiset energiahäviöt johtuvat resistanssista. Vaikka tämä voi tapahtua missä tahansa piirissä, tärkein syy vastus tapahtuu sisällä Kelan.
Laatukertoimen määritelmä
laatukertoimen määritelmää tarvitaan usein, jotta saadaan tarkempi käsitys siitä, mikä tämä määrä todellisuudessa on.
elektronisissa piireissä Q määritellään resonaattoriin varastoituneen energian ja A: n sille syklin aikana syöttämän energian suhteeksi signaalin amplitudin pitämiseksi vakiona taajuudella, jossa varastoitunut energia on ajan kanssa vakio.
se voidaan määritellä myös induktorille sen induktiivisen reaktanssin ja sen vastuksen suhteena tietyllä taajuudella, ja se on sen tehokkuuden mitta.
Q-tekijän vaikutukset
käsiteltäessä RF-viritettyjä piirejä on monia syitä, miksi Q-tekijä on tärkeä. Yleensä korkea Q-taso on hyödyllinen, mutta joissakin sovelluksissa määritelty Q-taso voi olla se, mitä vaaditaan.
Seuraavassa on esitetty joitakin Q: Hon liittyviä huomioita RF-viritetyissä piireissä:
- kaistanleveys: Q-kertoimen tai laatukertoimen kasvaessa, joten viritetyn piirisuodattimen kaistanleveys pienenee. Häviöiden vähentyessä viritetty piiri terävöityy energian varastoituessa paremmin piiriin.
voidaan nähdä, että Q: n kasvaessa 3 dB: n kaistanleveys pienenee ja viritetyn piirin kokonaisvaste kasvaa. Monissa tapauksissa tarvitaan suurta Q-tekijää, jotta tarvittava valikoivuus saavutetaan. - laaja kaistanleveys:monissa RF-sovelluksissa vaaditaan laajaa kaistanleveyttä. Jotkin modulaatiomuodot vaativat laajan kaistanleveyden, ja muut sovellukset vaativat kiinteitä suodattimia laajan kaistan kattavuuden tarjoamiseksi. Vaikka ei-toivottujen signaalien suuri hylkääminen voi olla tarpeen, laaja kaistanleveys on kilpaileva vaatimus. Niinpä monissa sovelluksissa vaadittu Q-taso on määritettävä, jotta saavutetaan tarvittava yleinen suorituskyky, joka täyttää vaatimukset laajalle kaistanleveydelle ja ei-toivottujen signaalien riittävälle hylkäämiselle.
- oskillaattorin vaihekohina: mikä tahansa oskillaattori tuottaa niin sanottua vaihekohinaa. Tämä käsittää satunnaiset siirtymät signaalin vaiheessa. Tämä ilmenee meluna, joka leviää pääkantajasta. Kuten arvata saattaa, tätä melua ei haluta ja siksi se on minimoitava. Oskillaattori suunnittelu voidaan räätälöidä vähentää tätä monin tavoin, chief yksi on lisäämällä Q, laatukerroin oskillaattorin viritetty piiri.
- Yleiset harhasignaalit: viritettyjä piirejä ja suodattimia käytetään usein harhasignaalien poistamiseen. Mitä terävämpi suodatin ja mitä korkeampi Q-taso, sitä paremmin piiri pystyy poistamaan väärät signaalit.
- soiva: resonanssipiirin Q: n kasvaessa häviöt pienenevät. Tämä tarkoittaa, että kaikki värähtely perustettu sisällä piiri kestää kauemmin kuolla pois. Toisin sanoen piiri pyrkii ”soimaan” enemmän. Tämä on todella ihanteellinen käytettäväksi sisällä oskillaattori piiri, koska se on helpompi perustaa ja ylläpitää värähtelyn vähemmän energiaa menetetään viritetty piiri.
Q-tekijäkaava
Q-tai laatukertoimen peruskaava perustuu induktorin, piirin tai muun komponentin sisällä tapahtuviin energiahäviöihin.
edellä esitetystä laatukertoimen määritelmästä Q-kerroin voidaan matemaattisesti ilmaista alla olevalla Q-kertoimen kaavalla:
tarkasteltaessa RF-resonanssipiirin kaistanleveyttä tämä tarkoittaa Q-tekijän kaavaa:
millä tahansa RF-tai muulla piirillä, jokainen yksittäinen komponentti voi vaikuttaa koko piiriverkon Q-tai laatukertoimeen. Q komponenttien, kuten induktorit ja kondensaattorit ovat usein mainittu ottaa tietty Q tekijä tai laatutekijä.
Laatukerroin ja vaimennus
yksi Q-tekijän osa, jolla on merkitystä monissa piireissä, on vaimennus. Laatukerroin, Q määrittää laadullisen käyttäytymisen yksinkertainen vaimennettu oskillaattorit ja vaikuttaa muihin piireihin, kuten vasteen sisällä suodattimet, jne.
vaimennus-ja Q-tekijästä puhuttaessa voidaan ottaa huomioon kolme pääjärjestelmää.
- vaimennettu (Q > 1/2) : Alivaimennettu järjestelmä on sellainen, jossa Q-kerroin on suurempi kuin puoli. Ne systeemit, joissa Q-kerroin on vain hieman yli puolet, voivat värähtellä kerran tai kahdesti, kun askelimpulssi annetaan ennen värähtelyn häviämistä. Laatukertoimen kasvaessa vaimennus putoaa ja heilahtelee pidempään. Teoreettisessa systeemissä, jossa Q-tekijä on ääretön, värähtely säilyisi loputtomiin ilman tarvetta lisätä enää ärsykettä. Oskillaattoreissa jokin signaali syötetään takaisin lisäärsykkeeksi, mutta korkea Q-tekijä tuottaa yleensä paljon puhtaamman tuloksen. Matalammat vaihemelun ovat läsnä signaalin.
- yli-vaimennettu (Q < 1/2): yli-vaimennetulla järjestelmällä on Q-kerroin, joka on alle 1/2. Tämäntyyppisessä järjestelmässä häviöt ovat suuria, eikä järjestelmässä ole ylityksiä. Sen sijaan systeemi hajoaa eksponentiaalisesti lähestyen vakaan tilan arvoa asymptoottisesti askelimpulssin jälkeen. Kun Q-tekijä tai laatukerroin pienenee, systeemit reagoivat hitaammin askelimpulssiin.
- kriittisesti vaimennettu (Q = 1/2) : kriittisesti vaimennetun järjestelmän Q-kerroin on 0,5 ja kuten ylivaimennetun järjestelmän, ulostulo ei värähtele eikä ylitä sen vakiotilaista ulostuloa. Järjestelmä lähestyy tasaisen tilan asymptoottia nopeimmalla ajalla ilman ylitystä.
monissa RF-resonanssijärjestelmissä tarvitaan korkeita Q-kertoimia. Suodattimille riittävä selektiivisyys on tarpeen, mutta ei liikaa, ja oskillaattoreille korkea Q johtaa parempaan vakauteen ja alemman vaiheen kohina. Monissa järjestelmissä Q-kertoimen ei pitäisi olla liian korkea, koska se voi johtaa siihen, että suodattimen kaistanleveydet ovat liian kapeita ja oskillaattorit eivät pysty seuraamaan vaadittua aluetta. Kuitenkin Q tekijä tasot on yleensä korkea eikä Alhainen.
lisää elektroniikan Peruskonsepteja:
Jännitevirran Tehoresistanssi kapasitanssin Induktanssimuuntajien desibeli, dB Kirchoffin lait Q, laatutekijä RF-kohina
palaa elektroniikan Peruskonseptien valikkoon . . .