Розрахунки індуктивних елементів

 

Розрахунки плівкових індуктивних елементів виконують у такому порядку:

1. Вибирають матеріали провідника, визначають необхідну товщину плівки d і методи її нанесення. У більшості випадків для спіралей використовують ті ж матеріали, що і для провідників (підшар, шар і покриття). Товщина плівки повинна бути більше глибини скін-шару.

Товщину скін – шару розраховують за виразом

 

, (9.20)

 

де m - відносна магнітна проникність підложки; m0=4p×10-7Гн/м.

2. Вибирають товщину плівки . Основним матеріалом шару найчастіше вибирають мідь, покриття - нікель, срібло, золото. За необхідності виконують електролітичне нарощування міді. При визначенні d необхідно враховувати, що величина r за електролітичного осаджування може бути в 2 - 3 рази більшою питомого опору масивного матеріалу.

3. Вибирають ширину провідника b = bmin, відстань між провідниками a = amin, і визначають крок спіралі t =( a+b).

4. Вибирають форму спіралі і відношення k = D1/D2. Мінімальну площу буде мати індуктивність, у якої D1 = 0, тобто за k = 0. Для круглої спіралі k вибирають із інтервалу (0,2 - 0,4), а для квадратної - (0,2 - 0,36).

5. Визначають зовнішній діаметр спіралі

 

.   (9.21)

 

6. Визначають внутрішній діаметр спіралі

 

D1 = k×D2 . (9.22)

 

7. Визначають число витків спіралі

 

.   (9.23)

 

8. Розраховують власну ємність плівкової індуктивності CK (9.12), (9.13).

9. Розраховують довжину спіралі (9.14), (9.15).

10. Розраховують добротність індуктивних елементів (9.8) – (9.11), (9.16) або (9.17).

Якщо розраховане значення Q задовольняє вхідним даним, розрахунок закінчують. Якщо ж Qрозр< Qзадан, то необхідно збільшити значення b і а, і повторити весь розрахунок, починаючи з п. 2.

Якщо відстань від плівкової індуктивності до металевого корпуса менша її діаметра D2, то екран зменшує її індуктивності і добротності. Тому необхідно виконати корекцію індуктивності плоскої спіралі, розміщеної у металевому корпусі на діелектричній підложці.

Вихідні дані для розрахунку: значення індуктивності в корпусі, задане за електричною принциповою схемою LЗ (мкГн), верхня робоча частота f (ГГц), внутрішній D1 (мм) і зовнішній D2 (мм), відносна діелектрична проникність підложки eП, відстань площини спіралі до кришки корпусу Z2 (мм), товщина підложки Z1 (мм) і внутрішня висота корпусу Z3 (мм) (рис. 9.2).

Порядок розрахунків:

1. Для прямокутної спіралі визначають значення еквівалентних діаметрів

 

, (9.24)

 

де A2 і В2, A1 і B1 - відповідно зовнішні і внутрішні сторони прямокутної спіралі.

2. Визначають параметр m

 

, (9.25)

 

де K1, K2, K3 коефіцієнти, визначені за графіком (рис. 9.2), як функції відповідних відстаней Z1, Z2, Z3.

3. Розраховують значення ємності спіралі на корпус через підложку

 

СLП = 0,00885eП SL /dП , (9.26)

 

де SL- площа провідника спіралі, мм2; dП- товщина підложки, мм; eП - діелектрична проникність підложки.

4. Розраховують значення індуктивності без урахування екранування:

a) f < 0,001 ГГц

 

; (9.27)
  б) f ³ 0,01 ГГц  
,   (9.27)  

 

де CLП - ємність спіралі на корпус через підложку, пФ.