电抗之普通电感

时间：2010-06-09 23:32:47

关键字：电感阻抗电压电流

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[导读]无论何处，只要存在电流，就会产生电感。由驱动电路提供的电流会产生一个磁场，能量被储在磁场中。因为任何驱动电路都是一个功率有限的激励源，电流总会在有限的时间内建立一个稳定状态值。很快地建立或很快地衰减的

无论何处，只要存在电流，就会产生电感。由驱动电路提供的电流会产生一个磁场，能量被储在磁场中。因为任何驱动电路都是一个功率有限的激励源，电流总会在有限的时间内建立一个稳定状态值。很快地建立或很快地衰减的电流阻力，称为电感。

图1.10显示了由30欧的激励源驱动一个电感而产生的电流和电压的理想波形。电感的阶跃响应的衰减变化是一个时间的函数，在电压阶跃的最初时刻，几乎没有电流流过，使得Y（T）II（T）比值非常高。在短时间内。电感起来如同开路。

随着时间的推移，Y（T）II（T）比值逐渐减小。最后，电压下降到接近于零，电感这时看起来如同短路一样，稍后，当环绕电感的磁场完全建立后，电流只受电感的直流电阻限制。比值Y（T）II（T）变得非常低。

图1.11显示了一个优化了的测量装置，用于揭示纳亨（NH）级电感的特性。这个装置适合用来测量接地走线或较短导线的电感。

例：一个小的接地电感的测量

本例中的被测设备（DUT）是一条的电路走线（见图1.11），长度为1IN，采用环氧树脂FR-4印刷电路板，1.5OZ的覆铜。该走线布在一个完整地平面的上方，标称间隔为0.008IN线宽是0.010IN。走线的远端通过一个0.035IN直径的过孔短接到地。当开路时，这个结构对地的寄生电容为2PF，当远端短接到地时，则减半，计算得到的电感大约是9NH。

我们打算使用一个800PS的上升时间来揭示这个电路的特性。首先确定一下我们所希望看到的：在该频率上寄生电容的阻抗远远大于电感的阻抗。

在我们的测量中出现的容抗值比预期的感抗值大8倍。电容的这一影响将会把L/R观测值提高12%。

测量装置由两个RG-174同轴电缆组成，分别用于输入和输出。输入电缆通过总和为49欧的电阻接地，其中包括驱动DUT抽头的10欧电阻。在这个测试夹具中，信号源没有像电容测试夹具中那样与DUT很好地隔离。在不同的DUT负载条件下，从信号源看到的端接阻抗在39欧到49欧之间变化。因为我们预料到DUT的不匹配会产生反射，所以不要忘记脉冲发生器的反向端接。

调整信号发生器，使之没有直流偏置。任何时候电感都会短路所有的直流偏置。

把信号源关掉，但50欧的反向端接仍然保持连接，在DUT端测量得到源端阻抗是7.6欧。这是信号源的50欧+39欧阻抗，抽头的10欧电阻以及探头号的50欧阻抗总的并联结果。

我们已经为DUT安排了一个低的源端阻抗，以放大L/R的衰减时间。如果用一个500欧戴维南等效源端电阻的测试夹具，预期的L/R时间将只有0.018NS。采用7.6欧的源端阻抗，预期L/R衰减常数为1.2NS。

在这个实验中，输出电缆直接把DUT连接到一个示波器的输入端，示波器的输入法端内部采用50欧端接。输入和输出电缆都是3FT长。

当驱动为2.4V阶跃输入时，图1.12显示了这个7.6欧装置的开路响应。示波器自动计算出的10~90%上升时间为788PS。阶跃幅度是417MV。探头的设置是1：1，因此DUT上的电压实际是417MV。

图1.13显示的是这个7.6欧测量装置的戴维南等效电路。

在DUT连接的情况下，观察到的电压波形显示为电感特性，电压随着输入信号很快上升，然后衰减到零。对于该装置，在整个可观察的时间范围上，从800PS到7NS，DUT都是感性的。指数衰减时间是1.36NS，其测试是通过对两个光标光标在电压上仔细定位，使其电压之比为乘数因子E。

采用关系式L=RT，从测量到的衰减常数，我们可以计算出DUT的电感：

我们可以用上升时间和频率之间的关系推导出一个粗略的办法：用电感与数字波形的前沿表示电抗。在考虑由于寄生串联电感引起的不良接地中导致的地信号反弹时，这种近似方法非常有用。

XL=πL/TR

例1.2的电感是一条1IN长的走线。对于3NS的上升沿，电抗为9.4欧。如果这个走线用来将一个50欧端接器接地，上升沿为3US时，总的端接值偏差20%。

如果这个走线用来将一排8个50欧端接地器接地，8个端接器的并联阻抗（50/8=6欧）实际上小于该走线的阻抗。如果所有的8个端接线路同时跳变，端接排将无法正常工作。