前文说过容性耦合,接下来说一说感性耦合。
说到感性耦合,经常会听到“电生磁,磁生电”,所谓“电生磁”是指电流的周围围绕着磁场,电流发生变化磁场也跟着变化。变化的磁场又在周边的导体上产生感应电动势,以此在导体上产生感应电流,这就是“磁生电”。
不管电生磁还是磁生电,只是通过磁场和电场的变化相互影响从而引起电流、电势和磁场变化的现象,本质上就是能量的转换。
感性耦合的大小
2W
3W
4W
总结一下数据:2W,1.0126 nH/in --> 3W,0.46686 nH/in --> 4W,0.26853 nH/in,仿真数据可以直观地说明:增大线间距可以减小相互之间的互感。实际产品设计中常用的3W原则,5mil 的线宽下,互感是0.46686 nH/in,是自感的6.3%。
增大返回平面的厚度,也就是仿真介质厚度和感性耦合之间的关系。
H
3H
5H
总结一下数据:H,0.46686 nH/in -->3H,2.23829 nH/in--> 5H,3.98401 nH/in,从仿真的数据可以看出,增大介质厚度会增加相互之间的互感,H到5H厚度,数值增大将近原来的750%。
感性性耦合电流方向
为了直观来验证感性耦合电流的情况,搭建相关的仿真链路:
结果可以看出,往后端(近端)电流是正向的,往前端(远端)的电流是反向的。由于两端的都是端接50ohm ,电流感受的阻抗是一样的,所以往两端的电流大小是相等的。
总结
总结一下容性耦合以及感性耦合的耦合电流问题
1、容性耦合电流的方向
容性耦合的电流到达静态线,电流都是选择是流向阻抗低的方向。耦合电流到达静态线的瞬间,瞬时感受到前向和后向的阻抗是一致的,这时候,耦合电流会一分为二,产生后向(近端)和前向(远端)的两路电流。不管是往后向(近端)还是前向(远端),产生的都是正跳变电压,如下图,也就是说往后向(近端)和前向(远端)的两路电流都是正向的。
2、感性耦合电流的方向
感应耦合产生感应电流的逻辑和容性耦合是不同,根据右手螺旋法则(安培定律),静态线的电流要减小磁场的变化,如果动态线的电流方向是向前的,静态线就会产生单向向后的电流,如上图所示。
感应耦合到静态线的感应电动势,往后向(近端)是正跳变,往前向(远端)是负跳变,如下图,也就是说往后向(近端)的电流是正向的,而往前向(远端)的电流都是反向的。