一文详解 Lumped Circuit

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“ 集总电路（Lumped circuit）：在一般的电路分析中，电路的所有参数，如阻抗、容抗、感抗都集中于空间的各个点上、各个元件上，各点之间的信号是瞬间传递的，这种理想化的电路模型称为集总电路。”

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集总电路

集总电路是由许多由电源、电阻、电容、电感等集总元件（ Lumped element）所组成之电路。在电路理想化的电路模型分析，各点之间的信号是瞬间传递的，电路元件的所有电流过程都集中于在元件内部空间的各个点上，此为集总电路之特性。每个集总元件基本现象时可用数学方式表示，并建立多种实际元件的理想模型。而电阻、电容、电感、电压源和电流源都只是储存或消耗电能磁场的元件，因此都视为集总元件，而且因为只有两个端口，所以也称之为二端元件（或者单口元件），除此之外，集总电路还需要理想变压器、耦合电感、受控源等四端元件（双口元件）。

这类电路所涉及电路元件的电磁过程都集中在元件内部进行。用集总电路近似实际电路是有条件的，这个条件是实际电路的尺寸要远小于电路工作时的电磁波长。

对于集总参数电路，由基尔霍夫定律唯一地确定了结构约束（又称拓扑约束，即元件间的联接关系决定电压和电流必须遵循的一类关系）。

集总参数元件是指有关电、磁场物理现象都由元件来“集总”表征。在元件外部不存在任何电场与磁场。如果元件外部有电场，进、出端子的电流就有可能不同；如果元件外部有磁场，两个端子之间的电压就可能不是单值的。集总（参数）元件假定：在任何时刻，流入二端元件的一个端子的电流一定等于从另一端流出的电流，且两个端子之间的电压为单值量。由集总元件构成的电路称为集总电路，或称具有集总参数的电路。

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集总元件

集总元件是指元件大小远小于电路工作频率相对之波长时，对所有元件之统称。对于信号而言，不论任何时刻，元件特性始终保持固定，与频率无关。相反地，若元件大小与电路工作频率相对之波长差不多或更大的时候，则当信号通过元件之时，元件本身各点之特性将因信号之变化而有所不同，则此时不能将元件整体视为一特性固定之单一体，而应称为分布元件（Distributed element），例如微波电路就是其中一个例子。在此种电路中传统之导线很可能会成为具有电感及电容串并联特性之复杂组合。

当实际元件的尺寸远小于工作波长才会被视为集总参数元件，若工作频率高于一定程度时候，就不可以忽略了元件产生的分布参数效应。对于集总元件而言，信号波长对于元件大小来说是相当长的，所以当信号通过元件时，信号在元件内部每点之变化相当小，可视为相同，所以元件的特性是一体成，因此集总元件之电流与电压关系可以明确定义。可以明确定义电流及电压关系特性之元件相当多，大致上可分为双端元件(two terminal)与多端元件。双端有电阻、二极管(Diode)、电容、电感等，而多端元件有变压器（Transformer）、晶体管（Transistor）。

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来源：射频学堂

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首次发布时间：2023-03-05