在比較發布的電氣值時,工程師需要一個通用的比較基礎。理想情況下,一個制造商的自諧振頻率(SRF)為1 GHz的100 nH電感與其他制造商發布的電感相同。實際上,測試儀器和固定裝置會影響SRF測量。由于所有制造商都不使用相同的儀器和固定裝置,因此并非所有已發布的SRF規范都是等效的,這使得電感器比較變得困難。以下討論旨在提供對實際SRF確定和比較的了解。
電感器的自諧振理想電感器的電阻為零,電容為零。但是,實際的電感器具有“寄生”電阻和電容。電感器的第一自諧振頻率是電感與其自電容諧振的最低頻率。可以通過電感和電容的并聯組合來模擬第一次諧振,如圖1所示。電阻“ R1”將阻抗限制在諧振頻率附近。
在電感器的SRF處,滿足以下所有條件:
輸入阻抗處于峰值
輸入阻抗的相位角為零,從正(電感)到負(電容)相交。
由于相角為零,所以Q為零。
有效電感為零,因為負電容電抗(Xc = 1 / jwC)恰好抵消了正電感電抗(XL = jwL)。
2端口插入損耗(例如,S21 dB)是最大值,對應于頻率與S21 dB的關系圖中的最小值。
2端口相位(例如S21)角為零,從較低頻率的負值變為較高頻率的正值。
這些條件中任何一個的測量結果可用于確定電感器的SRF。
電容如何影響SRF
從歷史上看,電感電容被稱為“繞組間電容”,因為它是絕緣線圈繞組之間電荷分離的結果。但是,如果在導電接地平面上測量電感器,則線圈和接地平面之間的電容也是測量的一部分。線圈距測量接地平面的距離和測量基板的有效介電常數會影響接地電容。這部分解釋了測試夾具如何影響SRF測量。下式顯示了SRF與LC電路中的電感和電容之間的關系。
夾具對SRF測量的影響需要使用夾具將電感器連接到測試儀器的端子。在執行校準和夾具補償之后,假設所有夾具效果均已從測量中解嵌(去除)。
夾具補償使用開放和短期標準,但無法預測特定電感器與測試夾具的相互作用。因此,在校準和夾具補償之后,被測電感器和夾具之間可能會存在一些剩余電容。結果是,同一電感器的SRF測量值可能隨儀器和夾具的每種不同組合而變化。Coilcraft陳述了用于測量其電感器SRF的特定儀器和固定裝置。
為了說明殘留夾具電容對SRF的影響,圖2繪制了使用AWR Microwave Office / Visual System Simulator 2002的100 nH貼片電感的有效串聯電感。修改后的SPICE模型仿真顯示了額外的0.01 pF的影響。輸入端子的接地電容。之所以使用“有效電感”一詞,是因為兩種型號的低頻電感相同(100 nH),但是SRF附近的電感受電感器和燈具之間的電容影響。
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