原创 电感---第七章

电感主要研究的是电感周围的磁力线条数。电感的磁力线主要和以下几个因素有关。

1． 电流的大小成正比

2． 导体的长度成正比

3． 导体的横截面成反比

4． 当导体中含有铁，镍的杂质时，和磁力线有影响

5． 当其他导体有电流时，对本身的导体的磁力线条数有影响，

电感主要研究的是电感周围的磁力线条数。电感的磁力线主要和以下几个因素有关。

1． 电流的大小成正比

2． 导体的长度成正比

3． 导体的横截面成反比

4． 当导体中含有铁，镍的杂质时，和磁力线有影响

5． 当其他导体有电流时，对本身的导体的磁力线条数有影响，

  根据磁力线圈的源头，分为互感和自感，根据电流回路的大小，分为局部电感和回路电感。当讨论围绕在一段导线周围的磁力线圈，但是电流在整个回路流动，分为净电感，总电感，有效电感。

自感和互感

  自感的含义：一个导体自身的磁力线的条数。

互感的含义：另外一个导体对这个导体产生的磁力线条数的影响。

互感有两个重要意义：1.都是对称的，对a的导体的影响对于b导体的影响是一样的

                                        2.互感的大小远远小于自感的大小

  当电感中有磁力线的匝数发生变化时，则会在电感两端产生感应电动势。

         u=dn/dt，当有其他导体干扰时，他的噪声电压是 unoise=mdi/dt

这个电压会引起传输线效应，突变，emi，pds等等。

 局部电感

 局部电感的含义是，只考虑这段导线有电流经过，其他都没有，理想的情况，没有结果。 

  局部电感分为局部互感和局部自感，概念和互感和自感差不多，其中提到了一个经验值，一个线段，他的局部自感大约是25nh或者是1nh/mm.

有效电感。总电感和净电感以及地弹

 一个信号通过整个回路是信号路径和返回路径。信号路径a，返回路径b 

 信号的电感是信号a的局部电感以及返回路径b带来的互感。a的局部电感是L=ixLa

互感是 L=-ixlab

则总电感是l=i(la-iab)

i(la-lab)就是电感的有效电感，总电感和净电感。就是单位电流的，所有电感的磁力线条目的总数。

所谓的地弹，就是返回路径上的所有的感应电压。vgb=L(Lb-Lab）x di/dt

所以要解决地弹问题的方法是：1.使电流变化小，如何使电流变化小呢？要降低边沿变化率和限制公用返回路径的条数

      2.减少L total,有两个方法，一个是减少自感，第二个是增大互感。减少自感的方法是使路径足够的短和足够的宽，增大互感的方法是使信号路径和返回路径足够的近。

回路自感和回路互感

回路的电感  loop=la+lb-2lab

由此可以得出，两平面靠的越近，lab越大，回路的电感越小。

有三种重要的几何结构：环形线圈，两条长的并行圆杆，两个宽平板。

环形线圈的回路电感为

由此得出的经验法则是：有食指和拇指圈成一个圈，（大概是1
inch）用30号导线构成同样大小的导线，其回路电感大约是85nh。

 单位电感大约是25nh，算法是85/3.14=25nh

对于两条长的并行圆杆，其中一条是另外一条的返回路径，

这表达式表明，与长度成正比，与中心距地自然对数成正比。

在第一章里说道信号完整性的问题，有说道关于pds。这里做个小小的补充。他和回路电感有关系。

  首先大家知道，由于ic和电源之间，有很多互连线，当稳压器电流出现变化的时候，会在电源到ic之间形成阻抗的压降，这样会导致ic的电源变小，这时候我们就需要加上电容去耦，有两种情况，低频时，增加低阻抗的滤波电容，高频时，使去耦电容间的回路电感最小。以保证阻抗较低。

  那么为什么高频和低频时的，选用标准不一样呢？

 这是由于低频的时候，电容的阻抗随着频率的增加而减小，而当频率到达了一定的值的时候，电容开始呈现感性。电容到达高频时，电容的阻抗已经不受容值的影响，而是受回路电感的影响。

所以安装在同一个板子上的不同容值的电容，随着频率的增加，最后的阻抗都会趋于一致。

  减小回路电感的方法，有以下几种：

1． 使电源平面和地平面靠近电路板表面层以缩小

2． 使用尺寸较小的电容器

3． 多个电容并联

4． 从电容器焊盘到过孔间的引线尽量短