信号与电源完整性

Posted 2021-03-15 refrainh

第四章 电阻的物理基础

 

4.1 将物理设计转化为电气设计

建模就是将物理设计中线的长、宽、厚和材料特性转化为R,L和C的电气描述形式。

 

第五章 电容的物理基础

电容器实际上是由两个导体构成的，任何两个导体之间都有一定量的电容。

(该电容量本质上是对两个导体在一定电压下存储电荷能力的度量)

 

5.1 电容器中的电流流动

如前所述，只有当两个导体之间的电压变化时，才会有电流流经电容器。

流经电容器的电流可表示为:

　　　　　　            

当 dV/dt 保持不变时，电容量越大，流过电容的电流就越大。在时域中，电容量越大，电容器的阻抗就越小。

 

电容器的一个重要的几何结构特征：导体间距越大，电容量就越小；导体重叠面积越大，电容就越大。 

经验法则：FR4板上50Ω传输线的单位长度电容约为3.5 pF/in。

 

第六章 电感的物理基础

6.2  电感法则一： 电流周围会形成闭合磁力线圈(遵循右手法则)

 

 磁力线圈总是完整的环形，而且总是包围着某一电流。电流周围一定存在磁力线圈。

一般以韦伯(Weber)为单位来计算电流周围的磁力线匝数，而磁力线匝数会受到很多因素的影响。

1. 导线中的电流越大，电流周围磁力线圈的韦伯数也越大；

2. 导线越长，磁力线匝数就越多；

3. 导线的横截面(影响程度比较复杂);

4. 附近其他电流的存在也会对第一个电流周围的磁力线匝数产生影响

 

 

 

6.3  电感法则二： 电感是导体电流1A时周围的磁力线匝韦伯数

电感主要与流过单位安培电流时导体周围的磁力线匝数有关。它是关于电流周围磁力线匝数的度量，而不是某一点磁场的绝对值。对于电感来说，主要关心的不是磁场强度，而是磁力线的匝数！

用于度量电感的单位是1A电流周围磁力线圈的韦伯值。

1韦伯/安培 称为1亨利(H),即:

　　　　　　　　

 

 L表示电感(单位为H)，N表示导体周围的磁力线匝数(单位为Wb)，I表示导体中的电流(单位为A)。

从上式得出，若导体中的电流加倍，则磁力线的匝数也会加倍，即电感这一度量单位实际上只与导体的几何结构有关。

从这一方面来分析，电感是用来测量导体产生磁力线圈的效率的，如果一种导体产生磁力线圈的效率很低，那么它的电感就比较小。

 

6.4 自感和互感

把一条导线自身电流产生的磁力线圈称为自磁力线圈;

自感：指导线中流过安培电流时产生环绕在导线自身周围的磁力线匝数，通常我们所说的电感实际上是导线的自感。

把由邻近电流产生的磁力线圈称为互磁力线圈;

互感：指一条导线中流过单位安培电流时，所产生的环绕在另一条导线周围的磁力线匝数。把两条导线拉近时，它们的互感会增大，反之会减小。