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电缆内在电阻、电容和电感对其性能的影响

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:1)在160MHz频率上,一根直径为1mm的导线电阻是DC时的50倍。这个电压损失会严重地影响到信号的完整性和EMC性能。6)一根4m长电缆的25mm长终端屏蔽引线的电感,在高于30MHz左右的频率上,足以使电缆完全丧失其屏蔽效果。直径小于2mm导线的固有电容和自感的经验值大约分别为1pF/in和1mH/mm(注意这里单位的混用。任何工程师都可以很容易从它们中发现,导体的内在非完善性是否会对设计造成重大影响。

电缆内在电阻、电容和电感对其性能的影响

让我们暂时把场和天线放在一边,先来看几个简单的“肮脏”的例子。这些例子将显示,即便是设计上的一点点不完善,都会使导体所携载的常用频率的信号出现问题。

1)在160MHz频率上,一根直径为1mm的导线电阻是DC时的50倍。这是因为在这个频率上,趋肤效应驱使67%的电流在导线最外层的5μm中流动。

2)一根长为25mm、直径为1mm的导线,其固有空间电荷电容大约为1pF。在176MHz频率上,与一个1kΩ负载电阻相比,初看起来并不是什么大问题。但假如这根长25mm的导线,在自由空间中,单独使用一个完整的、峰-峰值为5V、重复频率为16MHz方波来驱动它的话,单就该16MHz信号的第11次谐波来讲,就需要0.45mA。

3)一个长度为10mm,直径为1mm的连接器插针的自感约为1nH。同样,初看起来这是一个很小的电感值,但当它被用来驱动一个完整的、电流为40mA的16MHz方波进入背板总线阻抗时,则在该插针上的电压降将达到40mV。这个电压损失会严重地影响到信号的完整性和EMC性能。

4)当一个自感为1μH的、长度为1m的导线被用于连接雷击保护装置与建筑物的大地搭接网络时,该电感可以造成雷击保护装置无法正常工作。(www.xing528.com)

5)一根用于滤波器的100mm长接大地导线,若其自感约为100nH的话,在高于5MHz左右的频率上,它能使该滤波器的滤波性能遭受到严重的损害。

6)一根4m长电缆的25mm长终端屏蔽引线的电感,在高于30MHz左右的频率上,足以使电缆完全丧失其屏蔽效果。

直径小于2mm导线的固有电容和自感的经验值大约分别为1pF/in和1mH/mm(注意这里单位的混用。但这样做便于记忆)。在大多数的基础教科书中都能找到诸如978-7-111-42955-5-Part01-21.jpg和ZL=2πfL

这样一些简单的数学公式。任何工程师都可以很容易从它们中发现,导体的内在非完善性是否会对设计造成重大影响。

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