Kvalitet Faktor / Q Faktor; formler og ligninger

Q, Kvalitet Faktor Opplæringen Inkluderer:
Q, kvalitet faktor grunnleggende Induktor Q RLC nettverk Q

kvalitetsfaktoren Eller ‘Q’ av en induktor eller innstilt krets brukes ofte til å gi en indikasjon på ytelsen i en resonator krets. Q eller kvalitetsfaktoren er et dimensjonsløst tall, og det beskriver dempingen i kretsen. Det gir også en indikasjon på resonatorens båndbredde i forhold til senterfrekvensen.

Verdier for kvalitetsfaktor er ofte sett sitert og kan brukes til å definere ytelsen til en induktor, en kondensator eller innstilt krets.

Q eller kvalitetsfaktoren brukes med MANGE RF-avstemte kretser eller elementer for å indikere deres ytelse i en oscillator eller annen form for resonanskrets.

Enkle formler relaterer tap og båndbredde Til Q.

Q, quality factor basics

konseptet Med Q, Quality Factor ble først planlagt av en ingeniør ved navn Ks Johnson fra Ingeniøravdelingen Til Western Electric Company i USA. Han evaluerte ytelsen og kvaliteten på forskjellige spoler. I løpet Av sine undersøkelser utviklet han begrepet Q. Interessant hans valg Av bokstaven Q ble gjort fordi alle andre bokstavene i alfabetet ble tatt, og ikke på grunn av begrepet kvalitet faktor, men i ettertid valget av bokstaven Q for kvalitet faktor kunne ikke vært noe bedre.

Kvalitetsfaktor Er et konsept som er anvendelig på mange områder innen fysikk og ingeniørfag. Det er betegnet med bokstaven Q og kan refereres Til Som q-faktoren.

q-faktoren er en dimensjonsløs parameter som indikerer energitapene i et resonanselement som kan være alt fra en mekanisk pendel, et element i en mekanisk struktur eller i elektronisk krets som en resonanskrets.

Mens q-faktoren til et element er relatert til tapene, kobles dette direkte inn i båndbredden til en resonator med hensyn til dens senterfrekvens.

Q indikerer energitap i forhold til mengden energi lagret i systemet. Dermed jo høyere Q jo lavere frekvensen av energitap og dermed svingninger vil redusere saktere, dvs. de vil ha et lavt nivå av demping og de vil ringe lenger.

for elektroniske kretser er energitap i kretsen forårsaket av motstand. Selv om dette kan forekomme hvor som helst i kretsen, oppstår hovedårsaken til motstand i induktoren.

Kvalitetsfaktordefinisjon

definisjonen av kvalitetsfaktor er ofte nødvendig for å gi en mer nøyaktig forståelse av hva denne mengden egentlig er.

For elektroniske kretser er Q definert som forholdet mellom energien lagret i resonatoren og energien som tilføres av a til den, per syklus, for å holde signalamplituden konstant, ved en frekvens der den lagrede energien er konstant med tiden.

det kan også defineres for en induktor som forholdet mellom dens induktive reaktans og dens motstand ved en bestemt frekvens, og det er et mål for effektiviteten.

Effekter Av Q-faktor

når det gjelder RF-avstemte kretser, er Det mange grunner Til At Q-faktor er viktig. Vanligvis er et høyt Nivå Av Q gunstig, men i noen applikasjoner kan et definert Nivå Av Q være det som kreves.

Noen av hensynene knyttet Til Q i RF-avstemte kretser er oppsummert nedenfor:

• Båndbredde: med økende q-faktor eller kvalitetsfaktor, reduseres båndbredden til det avstemte kretsfilteret. Etter hvert som tapene reduseres, blir den innstilte kretsen skarpere ettersom energi lagres bedre i kretsen.
  det kan ses at Når Q øker, så reduseres 3 dB båndbredden og den totale responsen til den avstemte kretsen øker. I mange tilfeller er det nødvendig med en høy q-faktor for å sikre at den nødvendige grad av selektivitet oppnås.
• Bred båndbredde: i MANGE RF-applikasjoner er det et krav for bred båndbredde. Noen former for modulering krever bred båndbredde, og andre programmer krever faste filtre for å gi bredbåndsdekning. Mens høy avvisning av uønskede signaler kan være nødvendig, er det et konkurrerende krav til brede båndbredder. Følgelig i mange programmer Nivået Av q nødvendig må bestemmes for å gi den generelle ytelsen som er nødvendig møte kravene for bred båndbredde og tilstrekkelig avvisning av uønskede signaler.
• Oscillator fasestøy: Enhver oscillator genererer det som kalles fasestøy. Dette omfatter tilfeldige skift i signalets fase. Dette manifesterer seg som støy som sprer seg ut fra hovedbæreren. Som forventet er denne støyen ikke ønsket og må derfor minimeres. Oscillator design kan skreddersys for å redusere dette på en rekke måter, sjefen en blir ved å øke Q, kvalitet faktor av oscillator innstilt krets.
• Generelle falske signaler: Avstemte kretser og filtre brukes ofte til å fjerne falske signaler. Jo skarpere filteret og jo høyere Nivået Av Q, desto bedre vil kretsen kunne fjerne falske signaler.
• Ringing: Som Q av en resonant krets øker slik at tapene reduseres. Dette betyr at enhver svingning satt opp i kretsen vil ta lengre tid å dø bort. Med andre ord vil kretsen ha en tendens til å «ringe» mer. Dette er faktisk ideelt for bruk i en oscillator krets fordi det er lettere å sette opp og opprettholde en svingning som mindre energi går tapt i innstilt krets.

q-faktorformler

den grunnleggende q-eller kvalitetsfaktorformelen er basert på energitapene i induktoren, kretsen eller annen form for komponent.

fra definisjonen av kvalitetsfaktor gitt ovenfor, Kan Q-faktoren uttrykkes matematisk i q-faktorformelen nedenfor:

når man ser på båndbredden TIL EN RF-resonanskrets, oversetter Dette Til q-faktorformelen:

innenfor EN HVILKEN SOM HELST RF eller annen krets kan hver enkelt komponent bidra Til q eller kvalitetsfaktoren til kretsnettverket som helhet. Q av komponentene som induktorer og kondensatorer er ofte sitert som å ha en viss Q-faktor eller kvalitetsfaktor.

Kvalitetsfaktor og demping

Et aspekt Av Q-faktoren som er viktig i mange kretser, er dempingen. Kvalitetsfaktoren, Q, bestemmer den kvalitative oppførselen til enkle dempede oscillatorer og påvirker andre kretser som responsen i filtre, etc.

det er tre hovedregimer som kan vurderes når det refereres til demping og Q-faktor.

• under-dempet (Q > 1/2) : Et under-dempet system er en Hvor q-faktoren er større enn en halv. De systemene Hvor q-faktoren bare er litt over en halv, kan svinge en eller to ganger når en trinnimpuls påføres før svingningen faller bort. Etter hvert som kvalitetsfaktoren øker, vil dempingen falle og svingninger opprettholdes lenger. I et teoretisk system Hvor q-faktoren er uendelig, vil oscillasjonen opprettholdes på ubestemt tid uten behov for å legge til ytterligere stimulans. I oscillatorer blir noe signal matet tilbake for å gi en ekstra stimulans, men en høy Q-faktor gir normalt et mye renere resultat. Lavere nivåer av fasestøy er tilstede på signalet.
• over-dempet (Q < 1/2): et over-dempet system har En Q-faktor som er mindre enn 1/2. I denne typen system er tapene høye og systemet har ingen overskridelse. I stedet vil systemet eksponentielt forfall, nærmer seg steady state-verdien asymptotisk etter at en trinnimpuls er påført. Når q-faktoren eller kvalitetsfaktoren reduseres, reagerer systemene langsommere på en trinnimpuls.
• kritisk dempet (Q = 1/2) : det kritisk dempede systemet har En Q-faktor på 0,5 og som et overdempet system svinger utgangen ikke, og overskrider ikke sin steady state-utgang. Systemet vil nærme seg steady-state asymptote på den raskeste tiden uten overshoot.

i MANGE RF-resonanssystemer er det behov for høye Nivåer Av Q-faktor. For filtre er det nødvendig med tilstrekkelig selektivitet, men ikke for mye, og for oscillatorer gir høye Nivåer Av Q forbedret stabilitet og lavere fasestøy. I mange systemer Bør q-faktoren ikke være for høy, da det kan føre til at filterbåndbredder blir for smale og oscillatorer ikke kan spore over det nødvendige området. Men Q faktor nivåer trenger tendens til å være høy i stedet for lav.

Flere Grunnleggende Elektronikk Konsepter:
Spenning Strøm Motstand Kapasitans Induktans Transformatorer Decibel, dB Kirchoff Lover Q, kvalitet faktor RF støy
Gå Tilbake Til Grunnleggende Elektronikk Konsepter menyen . . .