磁珠的選用

承前：從去耦半徑出發(fā)，通過(guò)去耦半徑的計(jì)算，讓大家直觀的看到我們常見(jiàn)的電容的“有效范圍”問(wèn)題。

本節(jié)：討論濾波電容的位置與PDN阻抗的關(guān)系，提出“全局電容”與“局部電容”的概念。能看到當(dāng)電容呈現(xiàn)“全局特性”的時(shí)候，電容的位置其實(shí)沒(méi)有想象中那么重要。

啟后：多層板設(shè)計(jì)的時(shí)候，電容傾向于呈現(xiàn)“全局特性”，“電源加磁珠”的設(shè)計(jì)方法，會(huì)影響電容在全局范圍內(nèi)起作用。同時(shí)電源種類(lèi)太多，還會(huì)帶來(lái)其他設(shè)計(jì)問(wèn)題。

通過(guò)上一篇文章，我們知道平?！岸炷茉敗钡碾娙萑ヱ畎霃嚼碚?，對(duì)PCB設(shè)計(jì)其實(shí)沒(méi)有什么指導(dǎo)意義。0.1uf的電容去耦半徑足夠大，設(shè)計(jì)中參考這個(gè)值沒(méi)有用處，工程師還是會(huì)“盡量”把0.1uf電容靠近芯片的電源管教放置。PCB設(shè)計(jì)師需要更有效的理論來(lái)指導(dǎo)電容的布局設(shè)計(jì)。

既然簡(jiǎn)單的用四分之一波長(zhǎng)理論推算的電容去耦半徑不起作用，那么電容放置得離芯片電源管腳比較遠(yuǎn)，還會(huì)有哪些影響呢？很多人都答對(duì)了，影響安裝電感。

磁珠濾波的道理

在實(shí)際應(yīng)用中，鐵氧體材料被用作射頻電路的高頻衰減器。實(shí)際上，鐵氧體相當(dāng)于電阻和電感的并聯(lián)。電阻器在低頻時(shí)被電感器短路，而在高頻時(shí)電感器的阻抗變得相當(dāng)高，因此所有電流都通過(guò)電阻器。鐵氧體是一種有損耗的裝置，在其上高頻能量被轉(zhuǎn)換成熱能，熱能由它的電阻特性決定。

與普通電感相比，鐵氧體磁珠具有更好的高頻濾波特性。鐵氧體在高頻時(shí)具有電阻性，相當(dāng)于低品質(zhì)因數(shù)的電感，因此可以在較寬的頻率范圍內(nèi)連接高阻抗，從而提高高頻時(shí)的濾波效率。

阻抗是由電感的感抗形成的，低頻時(shí)電阻很小，磁芯磁導(dǎo)率很高，所以電感很大，L起次要作用，電磁干擾被反射和抑制；此時(shí)，磁芯的損耗很小，具有高Q特性的電感有時(shí)會(huì)表現(xiàn)出使用鐵氧體磁珠后干擾增強(qiáng)的現(xiàn)象。阻抗由電阻元件構(gòu)成。隨著頻率的增加，磁芯的磁導(dǎo)率降低，導(dǎo)致電感和感抗分量減小。然而，此時(shí)，磁芯和電阻元件的損耗增加，這導(dǎo)致總阻抗增加。當(dāng)高頻信號(hào)通過(guò)鐵氧體時(shí)，電磁干擾被接收并轉(zhuǎn)化為熱能而消散。

鐵氧體抑制元件廣泛用于印刷電路板、電源線和數(shù)據(jù)線。如果在印刷電路板的電源線入口端增加鐵氧體抑制元件，可以濾除高頻干擾。鐵氧體磁環(huán)或磁珠通常用于抑制信號(hào)線和電源線上的高頻干擾和峰值干擾，還具有接收靜電放電脈沖干擾的能力。

如何區(qū)分電感與磁珠？

繞組是指一組具有特定功能的線圈，是電感的基本元件。繞組分為單層和多層。單層繞組有兩種形式:密集繞組(導(dǎo)線一個(gè)接一個(gè)地纏繞)和間接繞組(導(dǎo)線以一定距離纏繞)。多層纏繞有多種纏繞方式，如分層扁平纏繞、隨機(jī)纏繞、雙向纏繞等。

3.磁芯和磁棒

磁芯和磁棒通常由鎳鋅鐵氧體(NX系列)或錳鋅鐵氧體(MX系列)等材料制成，這些材料具有各種形狀，例如“I”、柱、帽、“E”和罐。

4.鐵芯

核心材料主要包括硅鋼片、坡莫合金等。它們的形狀大多是“E”。

5.盾

為了防止某些電感產(chǎn)生的磁場(chǎng)影響其他電路和元件的正常工作，金屬屏蔽罩(如晶體管收音機(jī)的振蕩線圈等。)添加到它們中。帶屏蔽的電感會(huì)增加線圈損耗，降低Q值。

6.包裝材料

一些感應(yīng)器(如色碼感應(yīng)器和色環(huán)感應(yīng)器)纏繞后，線圈和磁芯用包裝材料密封。包裝材料為塑料或環(huán)氧樹(shù)脂等。

磁珠

磁珠是由信號(hào)線、高頻噪聲和峰值干擾特別制成，并具有吸收靜電脈沖的能力。

磁珠用于接收超高頻信號(hào)，如一些射頻電路、鎖相環(huán)、振蕩電路和含有超高頻存儲(chǔ)器的電路(DDR SDRAM、RAMBUS等)。)，這需要添加到電源輸入部分。電感是一種儲(chǔ)能元件，用于液晶振蕩電路、中低頻濾波電路等。其應(yīng)用頻率范圍很少超過(guò)50兆赫。

磁珠的作用主要是消除傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中存在的射頻噪聲。射頻能量是疊加在DC傳輸電平上的交流正弦波分量，DC分量是需要的有用信號(hào)，而射頻能量是沿線無(wú)用的電磁傳輸和輻射。為了消除這些不必要的信號(hào)能量，芯片磁珠被用作高頻電阻(衰減器)，允許DC信號(hào)通過(guò)并過(guò)濾掉交流信號(hào)。一般來(lái)說(shuō)，高頻信號(hào)高于30MHz，然而，低頻信號(hào)也受到芯片磁珠的影響。

片狀磁珠由軟磁鐵氧體材料制成，構(gòu)成具有高體積電阻率的單片結(jié)構(gòu)。渦流損耗與鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗與信號(hào)頻率的平方成正比。使用芯片磁珠的優(yōu)勢(shì):小型化和輕量化，在射頻噪聲的頻率范圍內(nèi)具有高阻抗，消除傳輸線中的電磁干擾。閉合磁路結(jié)構(gòu)，更好地消除信號(hào)交叉繞組。出色的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。降低DC電阻以避免有用信號(hào)的過(guò)度衰減。顯著的高頻特性和阻抗特性(更好地消除射頻能量)。消除高頻放大電路中的寄生振蕩。它可以在幾兆赫到幾百兆赫的頻率范圍內(nèi)有效地工作。