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CAD分析中高频电路的局限性

作者:  信息来源:无忧机械电子  2007-1-14

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电子线路CAD模拟软件PSPICE具有很强的功能,在电子线路设计中具有广阔的应用前景,但由于它对中高频下的电路复杂参数无法准确地描述,从而也就给高频电路的分析带来较在的困难。 关键词:电路模拟软件。频率电路。固有频率探索片式电感的高频应用引言随着电子信息产业的迅猛发展,片式电感作为新型基础无源器件,以其良好的性...
电子线路CAD模拟软件PSPICE具有很强的功能,在电子线路设计中具有广阔的应用前景,但由于它对中高频下的电路复杂参数无法准确地描述,从而也就给高频电路的分析带来较在的困难。
关键词:电路模拟软件;PSPICE;频率电路;固有频率

探索片式电感的高频应用
引言
随着电子信息产业的迅猛发展,片式电感作为新型基础无源器件,以其良好的性能价格比和便于高密度贴装等显著优点,迅速得到了广泛应用,尤其在以移动手机为代表的通信终端设备中,片式电感获得了典型的高频应用。由于RF电路的工作频率不断提升,片式电感在应用方面的性能特点发生了明显变化,已经开始显现出低端微波频段的工作特性。因此,为有效提升片式电感的电性参数,改善RF电路性能,必须进一步分析其低频特性与高频特性的不同规律。

另一方面,不断推陈出新的通信系统(GSM、CDMA、PCS、3G…)使得片式电感的工作频率逐步达到了2GHz甚至更高。因此,以传统的集中参数电路理论对片式电感器件进行阻抗分析,则显现出越来越明显的局限性。探索适合高频条件下的工程分析手段也已成为片式电感研发、生产、分析和应用的重要课题。

阻抗分析
电感的物理意义是利用导电线圈储存交变磁场能量,而在实际电路应用中,电感器件的主要作用则是向电路提供所需的感性阻抗,在与其他相关元件配合下完成相应的电路功能(匹配、滤波、振荡等)。常见的片式电感器件包括叠层片式、绕线片式、光刻薄膜等形式,其生产工艺和内电极结构均有所不同。但在中低频率条件下,由于信号长远大于器件尺寸,器件的电路响应受内电极结构的影响较小,通常都可以采用集中参数等效模型(见图一)对片式电感的阻抗特性予以近似分析。据此可推导出常用电性能参数的函数式。

导纳函数

Y(j )=({1}\over{R_{O}}+{r}\over{r^{2}+ ^{2}L^{2}_{O}})+j( C_{O}-{ L_{O}}\over{r^{2}+ ^{2}L^{2}_{o}})

则阻抗函数

Z(j )={1}\over{Y(j )}=R( )+j ( )

可近似导出阻抗

Z( )=\sqrt{R^{2}( )+ ^{2}( )}

={ L_{O}}\over\sqrt{({ L_{O}}\over{R_{O}}+{r}\over{ L_{O}})^{2}+(1-{ ^{2}}\over{SRF^{2}})^{2}}

电感量

L( )={ ( )}\over{ }={L_{O}(1-{ ^{2}}\over{SRF^{2}})}\over{({{ L_{O}}\over{R_{O}}+{r}\over{ L_{O}})^{2}+(1-{ ^{2}}\over{SRF^{2}})^{2}}

品质因素

Q( )={ ( )}\over{R( )}={(1-{ ^{2}}\over{SRF^{2}})}\over{({ L_{O}}\over{R_{O}}+{r}\over{ L_{o}})}

其中

SRF={1}\over{2 \sqrt{L_{O}C_{O}}}

=2 F

这些函数表达式不难归纳出:

(1)在工作频率低于自谐频率SRF时,片式电感的阻抗特性非常接近理想电感而呈现较好的线性特性,品质因素Q也较高,因此
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