如(rú)何選用LCR電橋及(jí)認(rèn)識(shí)電(diàn)阻，電(diàn)容，電(diàn)感
電(diàn)阻(zǔ)，電容(róng)，電(diàn)感是*常被(bèi)設計(jì)工程(chéng)師(shī)所用(yòng)的無源(yuán)器(qì)件(jiàn)，但(dàn)真正了(liǎo)解(jiě)LCR的(dí)卻不多，願(yuàn)藉此(cǐ)向(xiàng)各(gè)位從(cóng)事設計，維(wéi)修(xiū)等(děng)技(jì)術的工程師淺談LCR。
一，理想的L，C，R：
換(huàn)句話(huà)說，在(zài)理想狀態下，相(xiāng)角(θ)在純電阻(zǔ)下(xià)是0O，在(zài)純電(diàn)容(róng)下是(shì)-90O，純電感則為+90O。
但(dàn)理想歸理(lǐ)想(xiǎng)，實際(jì)的(dí)L，C，R卻(què)不是如此單(dān)純(chún)，尤其(qí)對(duì)L，C而言。且(qiě)看下(xià)麵(miàn)分(fēn)析。
二(èr)，中，低(dī)頻的L，C等效電(diàn)路：
因(yīn)為有R的(dí)存在，所以電感就不再(zài)是+90O，電(diàn)容(róng)也(yě)不會是-90O，因此產(chǎn)生了相位(wèi)角(jiǎo)(θ)，以(yǐ)三(sān)角函數來看：
其(qí)中(zhōng)虛部為感(gǎn)抗或容(róng)抗，而實部為(wéi)阻抗(kàng)，因(yīn)為(wéi)感抗(kàng)與容(róng)抗涉及到頻(pín)率，故(gù)在(zài)不(bù)同的工(gōng)作頻率下就會得(dé)到(dào)不同的（θ）值(zhí)。
了(liǎo)解(jiě)到(dào)電(diàn)感，電容(róng)中(zhōng)如(rú)果RS的成份越小(或RP越大)，則(zé)此(cǐ)元器(qì)件越趨近於(yú)理想(xiǎng)，這(zhè)裏我們定(dìng)義了(liǎo)品(pǐn)質因數(Q)及損耗因數(D)：
Q = 1 / D= 虛功/ 實功
以(yǐ)串聯(lián)等(děng)效(xiào)電路(lù)來看，若(ruò) 流入固定電(diàn)流(liú)I
因(yīn)此若(ruò)RS =0，則Q 變成無(wú)窮(qióng)大，相對的D值(zhí)=0。
並聯(lián)等(děng)效電路亦如此(cǐ)類推，於是可(kě)以得(dé)到(dào)一(yī)個結論：
對(duì)無源器件(jiàn)而言，Q越(yuè)大(dà)越(yuè)好(hǎo)，D值越小越(yuè)好(hǎo)。
三， 電容(róng)C的一般(bān)應用：
*常(cháng)用(yòng)的就是從市(shì)電進來(lái)(AC)要變(biàn)成(chéng)直流(liú)。電路(lù)如(rú)下：
市電(AC220V)經變壓(yā)器(qì)後，再經橋式整(zhěng)流器，此(cǐ)時即成為脈(mài)動(dòng)直流(liú)(暫(zàn)不(bù)考慮電解(jiě)電容C)。
加(jiā)上(shàng)電解(jiě)電容(róng)C後，即可變成直流，如下圖(tú)所示：
但畢竟C並(bìng)非(fēi)理想電容，以串(chuàn)聯(lián)等效電(diàn)路(lù)來看(kàn)，且加(jiā)上(shàng)負載RL後，則(zé)電路如(rú)下(xià)圖(tú)：
ES即(jí)為等效串(chuàn)聯電阻（Equivalent Series Resistance,ESR）
當電(diàn)容(róng)充(chōng)電(diàn)到峰(fēng)值後，即(jí)會(huì)對負載(zǎi)RL放電(放電(diàn)電流IL)，此(cǐ)時，在RS上即產生(shēng)一個(gè)壓降(或功率消(xiāo)耗(hào))，波形變成：
Vripple(紋波(bō))因此，原(yuán)本(běn)的(dí)直流電壓(yā)就(jiù)會在(zài)上(shàng)麵疊(dié)加了(liǎo)一個(gè)交流信號，即所謂的(dí)紋波(bō)，而(ér)這紋波(bō)的大(dà)小(xiǎo)除(chú)與(yǔ)所(suǒ)加(jiā)上的負(fù)載RL有(yǒu)關外，也(yě)與ESR的大(dà)小有(yǒu)關，如果(guǒ)ESR太大，則(zé)紋(wén)波變大，同(tóng)樣，消(xiāo)耗(hào)功(gōng)率(shuài)也(yě)大，這也(yě)就是在(zài)實際電路工(gōng)作(zuò)時，有時(shí)在摸(mō)電解電容時(shí)會發(fā)熱的原(yuán)因，若ESR過(guò)大，則電解(jiě)電容(róng)發(fā)燙(tàng)，而有爆(bào)炸之(zhī)虞！！
所(suǒ)以在(zài)設(shè)計時建(jiàn)議工(gōng)程師，須選用LOW ESR電(diàn)容。換句(jù)話說，此時ESR的(dí)測(cè)量(liáng)即成(chéng)為(wéi)工程師(shī)設計(jì)時(shí)不可缺少(shǎo)的(dí)測(cè)量(liáng)因(yīn)數。
在高頻(pín)綫(xiàn)路的運用(yòng)中(zhōng)，通常搭配電(diàn)感形成(chéng)濾波(bō)器，來對(duì)綫路的噪聲(shēng)進行抑製或對(duì)突(tū)如其來的(dí)浪(làng)湧(Spike)進行(háng)電路(lù)的保(bǎo)護(hù)。此時C的選擇就(jiù)與它(tā)的工作(zuò)頻率(shuài)有(yǒu)關(guān)，因(yīn)此(cǐ)在(zài)選擇(zé)電容進(jìn)行(háng)測(cè)量(liáng)時，就(jiù)要(yào)注意測量頻率的多容(róng)，通常(cháng)小電容(róng)大多在高(gāo)頻(pín)綫(xiàn)路中使(shǐ)用，故(gù)測(cè)量時要注意頻率的選(xuǎn)擇。
另一種應(yīng)用，以下列(liè)式(shì)子來描述(shù)：
亦即(jí)當(dāng)C固(gù)定，若(ruò)使(shǐ)用恒(héng)流源對電(diàn)容C充(chōng)電(diàn)，即(jí)可(kě)產生斜(xié)波，當然(rán)仍須(xū)注意(yì)C的品質。（Q值越大越好，或(huò)D值越(yuè)小越好(hǎo)。)此(cǐ)電容(róng)廣(guǎng)泛(fàn)用於在(zài)A/D變換器中的雙(shuāng)斜率(shuài)積分電(diàn)路內。
四， 電(diàn)感(gǎn)L的一般應用
電(diàn)感(gǎn)就(jiù)是(shì)一組(zǔ)綫圈，不(bù)管這組綫(xiàn)圈有沒(méi)有(yǒu)繞(rào)在鐵蕊上，既然是用(yòng)綫繞成(chéng)綫圈(quān)，綫上就會有內阻存(cún)在(zài)。現仍以其串聯等效(xiào)電路(lù)說(shuō)明：
流(liú)入(rù)電流(liú)I，如(rú)果(guǒ)RS太大(dà)，則(zé)消耗功率也大(dà)，這(zhè)是變壓(yā)器(qì)為什(shí)麼(mó)發熱(rè)的(dí)原因。因此，RS的(dí)測量就(jiù)成為必須的(dí)一(yī)個(gè)程(chéng)序。但仿間(jiān)的(dí)電橋(qiáo)大多為(wéi)交流(liú)電橋，不具(jù)備DCR功(gōng)能，因此(cǐ)便無(wú)法測出(chū)RS值。
說明如下圖(tú)所(suǒ)示：
ZL = RS +jWLS
所測出(chū)來的值是(shì)包含jWLS的ZL而非(fēi)單純(chún)的(dí)RS，此時如能令f=0即(jí)可測(cè)出Rs的值，如(rú)何判斷電(diàn)感的好(hǎo)壞(huài)，當然(rán)RS 要(yào)越(yuè)小越(yuè)好。
電(diàn)感的應(yīng)用，同(tóng)樣(yàng)利用ZL = jWL = j2πfL 這個公式。如(rú)果(guǒ)f越大(dà)，則感抗越高(gāo)，便(biàn)可將高(gāo)頻的噪聲（Noise）或瞬(shùn)間的浪湧（Spike） 予(yú)以(yǐ)抑製。
綜(zōng)合L，C，一般電路圖中常(cháng)見到(dào)如下(xià)圖(tú)所示：就是(shì)這個道(dào)理。
五， 測(cè)量(liáng)L，C時(shí)容易陷入(rù)的(dí)誤區
a. 如何選(xuǎn)用並(bìng)聯(lián)模式(shì)（Lp，Cp）或串(chuàn)聯模式(shì)（Ls，Cs）。
通(tōng)常在(zài)並聯模式（Lp，Cp）時(shí)是采用(yòng)恒壓方(fāng)式(shì)測(cè)量(liáng)，而在串(chuàn)聯模式（Ls，Cs）是(shì)采用恒流(liú)方(fāng)式測量。(因涉及電路設計，實無法一一(yī)詳談(tán)。)故一(yī)般針(zhēn)對小(xiǎo)電(diàn)容(róng)，大電感采用的是(shì)並聯(lián)模式；大電容，小(xiǎo)電(diàn)感則(zé)采(cǎi)用串(chuàn)聯模(mó)式測量(liáng)，而(ér)其間(jiān)的(dí)差異與D值有關(guān)，轉換(huàn)公式如下(xià)所示(shì)：
由上式可知理想(xiǎng)狀況下，D值(zhí)=0時(shí)，Lp=LsCp=Cs
b. 為(wéi)何(hé)不同的頻率點，所(suǒ)測(cè)出(chū)的電(diàn)感(gǎn)，電容(róng)值(zhí)會不一(yī)樣(yàng)？
任何元器件就(jiù)像放(fàng)大器一(yī)樣都會(huì)有頻率響應(yīng)的問題，換句(jù)話說，如果排除測(cè)量儀器的誤差(chà)，那麼(mó)，在某(mǒu)個頻(pín)點所(suǒ)測出來的值(zhí)即(jí)表示這個器件在這(zhè)個(gè)頻點(diǎn)的真正(zhèng)值(zhí)。換句(jù)話說(shuō)，如果工(gōng)程師想(xiǎng)測量(liáng)某(mǒu)一器件的值，就(jiù)必須(xū)考(kǎo)慮這個器件(jiàn)在電路中的工作頻(pín)率(shuài)是(shì)多少(shǎo)，而選(xuǎn)擇該頻(pín)率或接(jiē)近的頻(pín)率來測量(liáng)，才會(huì)得到(dào)該元(yuán)器(qì)件在該(gāi)電路(lù)中的真正(zhèng)值。而從(cóng)實(shí)際(jì)應用麵來(lái)考慮，可(kě)以歸(guī)結出下(xià)麵結(jié)論(lùn)供(gōng)使(shǐ)用者參考。
小(xiǎo)電容(róng)，小(xiǎo)電感 常用(yòng)於高頻電路(lù)(測(cè)量(liáng)時頻率要高一(yī)點)大(dà)電(diàn)容，大電感 常(cháng)用於低(dī)頻(pín)電(diàn)路(lù)(如市(shì)電(diàn)50Hz經全波(bō)整流後(hòu)100Hz，則(zé)測量頻點(diǎn)可選(xuǎn)在(zài)100HZ)
c. 如何(hé)選(xuǎn)用(yòng)測(cè)量幅度？
測量幅(fú)度的選擇，譬如(rú)用在(zài)測量(liáng)帶有鐵蕊(ruǐ)的綫圈（電感(gǎn)）時，因(yīn)涉及(jí)鐵芯的(dí)材(cái)質(zhì)，故(gù)與頻率點的(dí)選(xuǎn)擇一樣(yàng)，須選(xuǎn)擇(zé)適當(dāng)的幅(fú)度，予以測量(liáng)。
d. 校正(zhèng)歸(guī)零時，更須將(jiāng)測試綫(xiàn)所存在(zài)的(dí)小電(diàn)容(róng)，小(xiǎo)電感(gǎn)予以(yǐ)扣除，才(cái)能(néng)測(cè)量(liáng)出(chū)器件(jiàn)本身(shēn)的真正值。一(yī)般(bān)而言(yán)，電容為(wéi)開路歸零，電(diàn)感(gǎn)為短路歸(guī)零，對於(yú)手(shǒu)動(dòng)量程(chéng)的儀表也須遵(zūn)循小(xiǎo)電(diàn)容（CP模式）開(kāi)路歸零，小電感（LS模式(shì)時(shí)）短路(lù)歸(guī)零的(dí)原則。
六(liù)，結(jié)論(lùn)
綜上(shàng)所述(shù)，在選(xuǎn)擇LCR表(biǎo)時，可(kě)依(yī)據(jù)使用者(zhě)的(dí)使用狀(zhuàng)況(kuàng)來決(jué)定(dìng)是選擇一部一(yī)般型（具L.C.R及(jí)D測量功能(néng)）的電(diàn)橋，一(yī)部較好的LCR儀表已呼之(zhī)欲(yù)出(chū)，亦(yì)即除測量(liáng)範圍廣(guǎng)，反應(yīng)速度(dù)快，**度(dù)高(gāo)之外，仍(réng)須(xū)具備(bèi)頻點選擇(zé)，幅度選(xuǎn)擇及D值(zhí)（Q值），DCR，θ值，ESR值(zhí)測量等(děng)功(gōng)能(néng)，才(cái)能充分(fēn)掌握無(wú)源器(qì)件的(dí)一些特性，在(zài)設(shè)計電(diàn)路時，或希望能(néng)選購一(yī)台能專業地測(cè)量無源器(qì)件各(gè)參數(shù)如(rú)DCR，Q，ESR的(dí)LCR電(diàn)橋，除(chú)此之外(wài)通(tōng)常(cháng)電(diàn)容，電(diàn)感(gǎn)越小(xiǎo)，其(qí)工(gōng)作(zuò)頻(pín)率越高，測量頻率(shuài)也(yě)要(yào)越高(gāo)，才能(néng)**地測出源器件的(dí)實際(jì)值(zhí)。同時可選擇測量(liáng)電壓大小也是重(zhòng)要的功(gōng)能之(zhī)一，如何選(xuǎn)擇(zé)在此僅提供各(gè)位作(zuò)一參考並(bìng)不(bù)吝指(zhǐ)正，謝(xiè)謝