這個問題比較簡單,但很多人搞不清楚。比如用什么拓撲結構?一個端口還是兩個端口?用Y11? Z11? Y21? Z21? 用哪個公式?
這些問題都清楚當然就不用繼續看了哈~
情況1 , 單端口(參考地)提取L
一般我們拿到L的S2P數據自身都是有兩個端口,我們先考慮在電路中加一個電路端口,另一個接地:
或者CST拓展包安裝的元件庫里面拿個L的SPICE:
這種一個端口的電路很容易,不存在矩陣的復雜性,直接S參數任務計算一定頻率范圍就可以了,Z和Y也可以選了看看,不選也沒關系,后處理提取的時候自動計算。
仿真結束,添加后處理任務。這里有三個后處理模板可以用,第一個后處理是線圈參電容參數提取:
電感值:
電容值:
這里負值都歸零了。該模板還提取電阻R和Q:
第二個后處理是Y參數:
第三個后處理是Z參數:
可見三個方法的結果都一樣:
Coil_Capcitor后處理模板和Y參數模板提取L的公式都是用的Y11:
L11 = im(1/Y11)/(2pif) = -im(Y11)/(2pif*Mag(Y11)^2)
為什么兩個公式呢?因為這里Y11和Z11都是復數,加進來復數倒數運算,L11就變式了。這里要注意細節,比如正負號不同。
Z參數提取L用的是Z11公式:
L11 =im(Z11)/(2pif) = im(1/Y11)/(2pif)
所以電感提取可用三個表達式,都是等效的!這點很多朋友搞不清楚,還以為用錯了公式。如果對這三個后處理直接提取電感都不感興趣,那就手動輸入公式提取L吧。
情況2 , 單端口(差分)提取L
有人可能問了,我把電路一個端口的兩端接去電感兩端提取不行嗎?像這個樣子:
我們確實可以用差分端口直接接去兩端:
同樣運行S參數任務,三個后處理方法提取L:
可見L就是10nH,完美的理論值,不隨頻率變化了。說明什么?說明寄生參數沒有了,為什么寄生參數沒有了?因為差分端口是自身參考,沒有地參考,所以提取的結果中不包括與地之間的寄生參數。那這個方法是不是不能用?是可以用的,這里沒有的只是端口這邊并聯的寄生參數,串聯的寄生電容還是考慮在內的,比如這樣的電路:
一般電感的S2P或SPICE是可以這樣提取的,知道區別就行。不過鑒于操作麻煩(差分端口),還是推薦用單端口(參考地)提取L的方法吧。
情況3 , 單端口(參考地)提取C
下面說說電容,電容C的等效電路就是全串聯了,以100pF為例:
同樣還是S參數任務,同樣的三個后處理,我們把L換去C:
同樣,電容C的公式也有三種表達,Coil_Capacitor參數模板和Y參數模板用的都是Y11:
C11 = -1/(im(1/Y11)2pif)= Mag(Y11)^2/(im(Y11)2pif)
Z參數模板用的是Z11:
C11 =-1/(im(Z11)2pif) = -1/(im(1/Y11)2pif)
情況4 , 單端口(差分)提取C
只要電路中沒有并聯元件,這種連法是可以用的。當然還是推薦單端口(參考地)提取C。
某個SPICE模型:
小結:
1)單端口提取L或C比較簡單,因為只有Y11和Z11,沒有矩陣,下期我們講雙端口復雜情況。
2)單端口可以接地法或差分法。其中差分接法要注意電路中的并聯元件會被忽視掉,能用接地就接地。
3)提取L或C的后處理模板有三個,Coil,Y和Z。2022新版本中這些模板有改動,更加清晰統一。其中Coil和Y用的公式完全一致;提取L和C的公式表達式各有三個,等效,不要搞混。
4)S參數任務的仿真頻率范圍要合適。
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