如何制作高质量电感元件
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前言: 在频率2G以下的射频电路中,电感元件有广泛的应用。然而电感元件是非标准的 元件,很难找到电感元件的器件手册。如何制作高质量电感元件是射频电路的一个重要 问题。 2. 射频电路中电感元件的实现 1. 直金属带电感 电感值在2nH以下,见图1。 金属带的电感可由下式计算: 其中,l为导体长度,单位cm,w为导体宽度,单位cm,t为导体厚度,单位cm。 Q值计算公式: 这里f是工作频率, RS是导电材料的表面电阻,K为修正因子。 2. 单圏电感 单圏电感值一般小于10nH。 形状如图。电感计算公式如下: a为半径,w为线宽,t为导体厚度。 Q值计算公式同上.但 R=K·Rs·p·a/(w+t); 3.平面螺旋电感 平面螺旋电感值的计算 L=m·n2·davg·c1[ln(c2/ρ)+c3·ρ+c4·ρ2]/2 其中μ为磁导率,n为螺旋圈数,davg为内外直径的算术平均, ρ=dout-din/(dout+din)表示电感的"空心"程度,c1到c4是电感的几何形状系数,由下 表定义 形状 c1 c2 c3 c4 方形 1.27 2.07 0.18 0.13 六边形 1.09 2.23 0 0.17 八边形 1.07 2.29 0 0.19 圆形 1.00 2.46 0 0.20 该公式据称可以达到2%-3%的准确度 Q值计算公式同上,R=K·Rs·l/w, l是导线长度。这里的K由下式计算: K=1+0.333(1+s/w)(-1.7) 以上三种电感如果考虑到金属带和地板之间的电容,上述计算 电感公式还需乘上 一个修正因子Kg h为衬底厚度。 3. 圆形金属线电感: 一般集成电路的引线多为圆形金属线,其电感值由下式估算: L=5.08 ·10-3 ·l ·[ln(l/d)+0.386] nH/mil (1mil=0.0254mm) l为圆形金属线的长,d为圆形金属线的直径。 4. 螺管电感 空心螺管电感有着较好的Q值,可以工作到2G的频率。但需手工绕制,其电感值由以下方 法计算: 对于已知电感,我们可以选定导线的直径和螺管的内径,用迭代法解一个关于N的一元方 程组来决定N。 自电容的计算: Q值的计算: 5.传输线电感: 在2G以上的频率,集总元件电感很难实现,可用微带传输线来近似。见下图: (a) (b) 图b可用图a来近似,通过对两个电路的S参量分析可以得到: 当Θ很小时(sinΘ≈Θ)时Θ=2pfL/z0 事实上传输线电感在800MHz至数G的频率上有着广泛的应有
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