在互联阻抗匹配电感电路的负载

2019年10月24日

这些痕迹像一个电感电路

你的电路图是非常有用的一个基本的了解电路的行为和一个信号将如何与加载组件交互。在现实中,互连和加载组件可以表现为纯电阻,纯电容,或纯电感电路,这取决于几何和电路中不同组件的行为。这就是你需要知道的关于处理一个电感电路PCB和如何确保信号的完整性。

每一个互连是一个电容和电感电路

一个肮脏的秘密,你通常不会听到一个介绍性的电子类是这样的:每个互连是一个RLC电路。这是因为每一个电路与导体排列在一个循环中,它有一些残留电感。在PCB,衬底材料的磁导率和导体的几何将决定电路的电感。同样,因为部分导体源和负载之间由一些电介质(同样,PCB基板),电路也有一些寄生电容。

在一个典型的线路图和示意图,这些寄生在一个理想的电路不存在取决于实际电路。这是否显著影响电路的行为取决于很多因素,包括你的电路的几何和载荷和源组件的行为。一个可以尝试模型的行为实际电路使用的线路图包括源和负载之间的串联电感,以及高电势线和地面之间的电容。这是本质上的方式集中输电线路模型构建;一个例子如下所示。

跟踪PCB阻抗模型

真正的跟踪连接到负载电路模型组件(Z)。

这个电路模型展示了一个真实的模型跟踪和加载组件与阻抗z .你可以找到每个参数的定义与标准集中输电线路模型。在直流电压,跟踪是纯电阻,即。,只有微量铜的电阻和衬底的电导(通常作为G = 0)确定损失的痕迹。随着频率的增加0赫兹以上,跟踪开始表现为电感电路,即跟踪阻抗随频率的线性函数。最终,底物需要在更高频率的电容性质和平衡的电感特性跟踪,和典型的输电线路的阻抗使饱和值。

电阻、电容和电感电路元素和设备

这对信号在一个互连的行为意味着什么?答案取决于我们是否处理数字、模拟,或任意的驱动信号。这也取决于加载组件的行为在一个互连,本身能像一个电容电路,电感电路、电阻电路。这可以通过观察总结源的阻抗谱,跟踪和加载互连。

就像跟踪的阻抗谱可以表现出非常接近电感电路行为在低频段,真正的组件可以像感应电路的频率范围。真正的组件可以表现为纯电阻,电容,电感电路在不同的频率范围。任何组件添加到一个真正的互连时,你需要测量其阻抗谱来确定它真的是一个电感电路。

如果你是在一个应用程序工作,信号完整性是一个主要的问题,你最好测量电感电路的阻抗谱矢量网络分析仪。这通常会返回的参数(确保你de-embed连接器的的参数!)。你可以在每个频率计算的阻抗测量。然后,您将需要使用这些信息在真实电路阻抗匹配。

矢量网络分析仪

把它在一起:电感电路在实际互联

在一个真实的互连,跟踪和负载的阻抗谱组件将决定跟踪在特定频率阻抗和组件阻抗匹配。通过模拟频率,你只需要担心的阻抗匹配的跟踪组件的负载阻抗的一个特定的频率。这是一个微不足道的电感负载,将使用一个频率;你只需要设计一个阻抗匹配网络,设置一个特定值的负载阻抗的频率。

与调制信号或如果你是打算使用一系列的模拟信号,与电感负载阻抗匹配变得更加复杂,需要确保负载的匹配阻抗频谱分量在整个信号的带宽是平的。模拟的组件(比如放大器不应该像一个电感电路,应该有一个平坦的阻抗谱(即。在他们的带宽、电阻)。你的目标应该是设计一个阻抗匹配网络,使负载的阻抗谱出现平面(即。、电阻)相关频带。一种选择是设计一个RC电路负载的输入和地面之间这将有助于补偿电感加载组件的行为。

数字信号,在每个谐波阻抗匹配变得更加困难的电感负载电容和电阻负载相比。行为作为电感电路的负载,仍然需要得到补偿,这样整个负载阻抗谱的带宽是平的,只是一个数字信号的带宽可能会非常大。电阻负载,这不是一个问题;负载阻抗是相同的频率,你可以使用一个电阻阻抗匹配。电容和电感负载,您现在需要设计一个阻抗匹配网络的负载的阻抗谱是尽可能平坦的整个数字信号的功率谱。