原创【转】史密斯图表的应用与阻抗整合 2

 2010-11-17 13:05  1610 2 2 分类: PCB

Immittance chart
设计交流电路时如果将阻抗与Admittance合并计算并将其简易化，就可用设计传输线路与高频电路时的阻抗与Admittance概念，使设计过程变的比较单纯。图8是根据上述概念用阻抗平面将Admittance在史密斯特性图表上描绘的Immittance chart，如此一来就可利用Immittance chart达成上述预期目标。

若使用Immittance chart表示阻抗平面上某个阻抗点，祇要读取Admittance chart该点的值，该值就成为Admittance，依此就可简单的作阻抗转换。不过实际上读取阻抗平面时，如果该点是0点是在对称1800 回转处，作业上会变得非常烦琐，此时可利用图9的转换图，尤其是遇到类似下列烦琐计算，祇要利用该图便可轻易进行阻抗转换。
Y=1/Z
=1/(1+j1)
=[1/(1+j1)]x[(1-j1)/(1-j1)]
=0.5-j0.5

【试算例2】
假设特性阻抗为50Ω时，试将下诸值在Immittance chart描绘。
① Z=10+20j(Ω)
② Z=10-20j(Ω)
③ Y=10+20(ms)
④ Г=0.5ㄥ300

①计算正规化阻抗z
Z=(10+j20)/50
=0.2+j0.4
∴r=0.2 ,x=j0.4 --------参考图10(a)点

②计算正规化阻抗z
Z=(10+j20)/50
=0.2-j0.4
∴r=0.2 , x=-j0.4--------参考图10(b)点

③计算正规化Admittance
Y=(10+j20)xZ0
=(10+j20)x10-3x50
=0.5+j1
∴g=0.5,b=j1 -----------参考图10(c)点

④相对于Immittance chart半径1的圆，的长度等同于0.5的圆与的位相角。
(参考图10(c)点)。

Immittance chart的应用实例
假设阻抗ZR与电阻R、线圈L、电容C直列连接时，输入阻抗Zin的变化可用Immittance chart检查。类似如此的考虑在获取传输线路的阻抗整合，进而决定组件定数与整合电路的设计，已经成为基本的思考模式。
(a)阻抗(Impedance)的轨迹
为了具体说明有关输入阻抗在阻抗平面上变化情况，因此接着以试算实例3作深入探讨。有关直列连接组件负载的输入阻抗，一般是将它当作阻抗平面来考虑。

【试算例3】

如图11所示的电路，直列负载阻抗ZR=30+j30(Ω)与下列组件直列连接时，试算从输入端观之的输入阻抗的变化。
阻抗 R=10Ω
线圈 L=50nH
电容 C=10pF

首先计算负载阻抗ZR的正规化阻抗ZR。
ZR=(30+j30/50)
=0.6+j0.6
该正规化阻抗ZR 等于图11的(a)点。

①Z1=50(nH) 时，电抗(reactance)XL的计算如下:
XL=jL∞=jx2fL∏
=jx2∏x100x106x50x10-9
=j31.4(Ω)

XL 的正规化电抗ZL计算如下:
ZL=j31.4/50=j0.628

沿着电抗的刻度右转0.628，图11的(b)点就成为正规化输入阻抗Zin。
Zin=0.6+j1.228

输入阻抗Zin 的计算如下:
Zin=Z0xZin
=50x(0.6+j1.228)

②Z1=10(PF)时，电抗(reactance)Xc 的计算如下:
Xc =1/jC∞=-j(1/2fc∏)
=-j(1/2∏x100x106x10x10-12)
=-j159.3(Ω)

Xc正规化电抗Zc 的计算如下:
Zc=-j159.3/50=-j3.186

沿着电抗的刻度左转3.186，图11的(c)点就成为正规化输入阻抗Zin。
Zin=0.6-j2.58

输入阻抗Zin 计算如下:
Zin =50x(0.6-j2.58)
=30-j129(Ω)

③Z1=10(Ω) 时，正规化阻抗r 的计算如下:
r=10/50=0.2