Tyvärr har jag ingen model av Coilcraft, varken S21 eller Spice, som täcker aktuell komponent bortom SRF. Finns ingen data på deras hemsida och har inget mätexemplar. Är för övrigt rätt missnöjd med Coilcrafts data-filer i allmänhet.
Spelar iofs inte så stor roll, man kan använda sej av Muratas liknande Spice-modeller för att förstå grundkonceptet för hur en simuleringsbar induktans är uppbyggd.
Impedansen går ju upp till SRF, men efter SRF är den ju inte oändlig eller noll helt plötsligt, utan går ner igen
Jo så är det, men med den skillnaden att den reaktiva impedansen byter tecken och resulterar i en liten kondensator när SRF passeras.
Transistorn i fråga är beroende av induktorns förmåga att lagra ström under ena halvperioden för att kunna prestera full uteffekt. Inte helt olikt hur t.ex. en stepup boost spänningsomvandlare fungerar. Bortanför SRF sjunker uteffekten till någon % av vad som är möjligt när induktorn arbetar inom sitt aktiva område, 3dB-tappet kan gissningsvis ligga på SRF*0.7 om man i övrigt impedansmatchar rätt.
Angående uteffekten, väl designat antag ovan spole, 100 MHz, 5 Volt Vcc så blir max uteffekt för given frekvens i en 50 Ohms last (5*0,7)(5*0,7)/50 = 250 mW. Dra ifrån 25 mW i resistiva förluster => 225 mW
Utan att känna till transistorn, det är rimligt att transistorn kapacitivt bidrar med 5 pF, varvid i stort sett ingen reaktiv matchning behövs. Kretsen är hyggligt bredbandig. Gissar 3dB vid +/- 25 MHz.
Om samma induktor används bortom SRF finns ingen induktor att ladda med ström eftersom den nu agerar kapacitivt. Även om vi kompenserar för kapacitiv mismatch stryps tillgänglig ström för transistorn att arbeta med och tank-effekten går förlorad.
Antag 470nH vid 2 GHz resulterar i en kapacitiv impedans på 1 kOhm som inte kan kompenseras bort (om man inte korrigerar med en parallell induktor som ligger betydligt under SRF, vilket gör den första induktorn överflödig). Transistorns interna kapacitans bidrar enbart negativt nu, vid 5 volt blir max ström 5 mA och max effekt 2.5V*0,7*0,0025 = 5mW. Detta dessutom rätt smalbandigt eftersom vi får en kraftigt kapacitiv signalkälla som måste korrigeras till resistiv dito mha av matchningnät som blir betydligt mer frekvens-kritiskt än det nät som behövs i det första fallet. Det är bra om man kan leverera 2-3 mW ut i 50 Ohms lasten.
Spice-parmetrar för en reaktans där simuleringen ska fungera bortanför SRF, kan
inte innehålla några seriella reaktivt ideala element, som tillägg på den aktuella komponenten.
Om man tänker att det är induktiva tillägg för anslutningben osv, men så fungerar det inte. Även anslutningsbenen ska i så fall brytas upp i sina reaktiva delkomponenter och definieras som en icke ideal komponent.
En induktor är i en Spice-fil normalt grund-definierad som en ideal induktans med en resistiv serie-komponent mellan mätportarna P1 och P2.
Dess icke ideala delar kan sedan delas upp i ett flertal parallella länkar, var och en med en kondensator eller induktor i serie med ett motstånd, som också är kopplade mellan P1 och P2.
Vet att Coilcraft av någon anledning inte för någon av sina induktanser har bra Spice-filer, alltför förenklade och sällan användbara bortanför SRF, men vi kan titta på en Spice-fil från Murata så ser vi att uppbyggnaden är på detta sätt:
Kod: Markera allt
*----------------------------------------------------------------------
* SPICE Model generated by Murata Manufacturing Co., Ltd.
* Copyright(C) Murata Manufacturing Co., Ltd.
* MURATA P/N : LQP03TNR12J02
* Property : L = 120[nH]
*----------------------------------------------------------------------
* Applicable Conditions:
* Frequency Range = 10[MHz]-6[GHz]
* Temperature = 25 degC
* DC Bias Current = 0 A
* Small Signal Operation
*----------------------------------------------------------------------
.SUBCKT LQP03TNR12J02 Port1 Port2
C01 Port1 Port2 2.00e-13
L02 Port1 N021 1.35e-07
R02 N021 Port2 8.40e+00
R03 Port1 Port2 2.00e+04
L04 Port1 N041 1.60e-06
R04 N041 Port2 2.50e+03
L05 Port1 N051 8.90e-07
R05 N051 Port2 2.05e+02
L06 Port1 N061 6.80e-06
R06 N061 Port2 1.90e+02
C07 Port1 N071 1.40e-14
L07 N071 N072 7.20e-08
R07 N072 Port2 1.50e+02
C08 Port1 N081 5.29e-15
L08 N081 N082 5.80e-08
R08 N082 Port2 2.00e+02
.ENDS LQP03TNR12J02
*----------------------------------------------------------------------
Det är en rätt typisk Spice-fil, som fungerar att simulera vid 6 GHz och ger rimliga resultat upp till 20 GHz. SRF är ca 800MHz för denna induktor.
För att skapa Spice-filen är komponenten uppmätt placerad i en tämligen ideal mätjigg och mätresultatet bryts sedan ned till ett antal diskreta ideala komponenter. Ju fler delkomponeter, desto noggrannare kan man efterlikna det faktiska mätresultatet.
I den praktiska kretsen tillkommer att ta hänsyn till omgivningen, strökapacitans, som alltid ytterligare sänker SRF samt icke ideala transmissionledare, strålningsförluster till luft och PCB, skinneffekter i kopparlaminat....
Ströinduktans behöver man ta hänsyn till om det finns magnetisk kopplingseffekt till en annan, närliggande induktans (distans<<lambda/4), som kan uppvisa någorlunda lågimpediva egenskaper vid samma arbets-frekvenser. Typisk åtgärdar man det genom att placera induktanserna så att magnetfälten är vinkelrätt till varandra eller mha av skärmning samt genom att designa för låg ström och med icke magnetisk kärna så hålls interferenser nere ytterligare, även om de bägge senare alternativen ofta begränsas av andra designkrav. Ströinduktansen är rätt långt ifrån ideal komponent. Bättre simuleringsverktyg rekommenderas om man vill skapa en verklighetsnära beräkning.
Man ska inte göra som i ett radio-projekt jag var inblandad i, där man använde en rätt rejäl, induktor för LF-filtrering av basbandet mha av en stående SMD induktor, och där ett annat designteam tog hand om andra sidan av kretskortet. De använde sej av en liknade induktor på exakt rakt motsatta sidan av PCB, för den switchade spänningregleringen. Spänningsregleringen var ok, men ljudet blev inte HiFi-kvalitet om man inte gillade att höra på PWM-regleringens sång.
