高速电路中电感的选型和应用

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

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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。

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Finish！