Spurinduktivität

Ich versuche zu verstehen, warum die Grundebene in der Leiterplatte so breit wie möglich sein soll. Mathematisch hat die Selbstinduktivität in einem Freiraumleiter eine Beziehung wie im hochgeladenen Bild gezeigt:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Aber ich möchte die physikalische Analyse verstehen, wie die Erhöhung der Breite die Selbstinduktivität verringert?

Stellen Sie sich die Zunahme der Breite so vor, als würden Sie zwei parallel stellen. Ihre gegenseitige Induktivität bedeutet, dass der Abfall nicht zweifach ist, aber es gibt einen Abfall.

Antworten (1)

Wenn zwei kleine Drähte bifilar um einen Magnetkern gewickelt werden, weisen sie die gleiche Induktivität auf wie ein einzelner Draht. Die Betonung im ersten Satz ist "klein", was bedeutet, dass jeder Fluss, der von einem der kleinen Drähte erzeugt wird, perfekt an den zweiten Draht gekoppelt ist.

Tatsächlich erhält jeder Draht (im Paar) eine Induktivität, die doppelt so groß ist wie die Induktivität eines einzelnen Drahts, und wenn zwei Induktoren parallel geschaltet sind, ist die Nettoinduktivität dieselbe wie bei Verwendung eines einzelnen Drahts.

Der Magnetkern hilft bei diesem kleinen Gedankenexperiment, eine Flusskopplung zwischen diesen beiden Drähten zu erreichen.

Entfernen Sie jetzt den Kern und die Kopplung ist nicht dieselbe; Strom, der in einem Draht fließt (obwohl er eng mit dem anderen gewickelt ist), koppelt nicht zu 100% mit diesem anderen Draht, und wenn Sie die Lücke zwischen diesen beiden Drähten erweitern, wird die Kopplung noch kleiner und schließlich beginnt die Induktivität des Paares zu suchen wie L/2.

Es ist der gleiche Effekt bei einem breiten Kupferleiter - der Strom wird weitgehend gleichmäßig über die Breite verteilt, aber der Fluss, der von einem Teil des Stroms entlang einer Kante erzeugt wird, koppelt nicht zu 100 % mit dem Fluss, der von einem ähnlichen Teil des Stroms erzeugt wird, der entlang der anderen fließt Rand.

Die Kopplung beginnt sich also allmählich zu verringern, wenn der Kupferleiter breiter wird und Sie beginnen, sich von L nach L/2 zu bewegen.

Die Grenze von L/2 berücksichtigt natürlich keine Frequenzen, bei denen die angelegte Signalwellenlänge hinsichtlich der Spurdicke signifikant zu werden beginnt. Das schafft eine ganze Reihe anderer Dinge, die es zu beachten gilt!