高速电路中电感的选型和应用
时间：2022-08-13 23:00:02
目录
一、经典案例
二、电感的作用
三、高速电路中常用的电感及其应用要点
1.高频信号电感
2.一般信号电感
3.电源电感
理解要点：
1、LC在低通滤波器中，需要防止噪声和谐振频率点重叠，避免共振；
2.电源电路串联时，应考虑电感器件上的压降；
3.根据不同的需要考虑不同的特征（信号线：质量因素频率特征曲线；电源电路：直流电阻和额定电流）
一、经典案例
1、LC低通滤波导致输出电源电压波偏大
如图所示，LC作为低通滤波器过滤噪声，但它谐振频率F = 1/(2π(LC)^(1/2)，处在PNP晶体管在工作频带内，可能导致产生巨大的纹波。
2.大电流通道PI型滤波导致电压衰减
某单板的1.8V电源有三个MAC每个芯片(链路控制层芯片)作为负载MAC芯片的最大工作电流是1.8A。由于1.8V电源平面传输路径较远，分别用于过滤干扰PI（π）型滤波然后送到每一个MAC芯片。
pi型滤波电路原理图如下：
PCB内层信号层1.8V如图所示：电源平铺层：
经测试，MAC芯片电压不足:(1)P1V8电源平面上的电压衰减 （2）电感L3和L5.电压衰减。
解决:
1.电源为插装封装，只有一个过孔，电流传输能力不足——改用花焊盘或增加过孔数；
2、从A到B电源平面层的实际有效路径宽度远小于标记尺寸（有过孔或信号线阻断部分路径，大大降低通流能力）-减少信号过孔，移动信号线位置，扩大有效宽度；
3、从B到D不能移动过孔，可尝试在其他层增加一条路径；
4、L3和L用低直流电阻的电感代替直流电阻的压降。
二、电感的作用
通直流，阻止交流；//电感公式：Z = j w L;
2.阻碍电流变化，保持设备工作电流稳定；//电磁敏感线圈，感应电势阻碍电流变化
3、滤波。 ///高频滤波器
三、高速电路中的常用电感及其应用要点
电感关键信息：电感值、直流电阻、自谐振频率、额定电流；
1.高频信号电感
主要参数
电感值范围：0.6~390nH；
直流电阻：多种选择，一般电感值越大，直流电阻越大；
自谐振频率可达12GHz，自谐振频率越小，电感值越大；
额定电流：几十毫安到几百毫安。电感值越大，额定电流越小。
应用特点：
当工作频率低于谐振频率时，电感值基本稳定，但一旦超过谐振频率，电感值将迅速增加；当频率继续增加到一定程度时，电感值将迅速减少。示意图如下：
在实际应用中，应选择谐振频率点高于工作频率的电感。高频信号电感谐振频率高，一般为1GHz以上。
2.一般信号电感
主要参数
电感值围：0.01~1000uH；
直流电阻：多种可供选择，一般电感值越大，直流电阻也越大，比高频信号用和电源用电感大一些，一般最小电阻为100mΩ，大的有几Ω；
自谐振频率：几十兆赫兹到几百兆赫兹，电感值越大，自谐振频率越小；
额定电流：几毫安到几十毫安。电感值越大，额定电流越小。
应用特点：和高频信号用电感类似，在超过工作频率时电感增加，在超过一定频率后迅速减小，表现出电容性。谐振频率点一般在几百兆赫兹之内。在板间互连信号，纹波比板内信号大，可以使用电感滤波。
注意：高频信号用和一般信号用电感的额定电流都比较小，直流电流相对比较大，不建议用于电源滤波。
3、电源用电感
——主要用在电源电路中
主要参数
电感值范围：1~470uH；
直流电阻：多种可供选择，一般电感值越大，直流电阻也越大，比高频信号用和电源用电感大一些，几个mΩ到几Ω；
自谐振频率：几十兆赫兹到几百兆赫兹，电感值越大，自谐振频率越小；
额定电流：几十毫安到几安。电感值越大，额定电流越小。
应用特点
变化情况和前面两种类似，谐振点一般在几十兆赫兹以内，电源滤波最常用的电感。
注意事项：
（1）LC低通滤波器中，电感值时工作频率低于谐振点的值，所以需要关注谐振频率，当工作频率超过谐振点时，表现为电容性；
（2）用于电源滤波需要考虑直流电阻引起的压降；
（3）电感的工作电流必须小于额定电流，否则电感值会发生改变。
Finish！
