这个问题比较简单,但很多人搞不清楚。比如用什么拓扑结构?一个端口还是两个端口?用y11? z11? y21? z21? 用哪个公式?
这些问题都清楚当然就不用继续看了哈~
情况1,单端口(参考地)提取l
一般我们拿到l的s2p数据自身都是有两个端口,我们先考虑在电路中加一个电路端口,另一个接地:
若是集总电路,l加上寄生电阻和电容:
或者cst拓展包安装的元件库里面拿个l的spice:
这种一个端口的电路很容易,不存在矩阵的复杂性,直接s参数任务计算一定频率范围就可以了,z和y也可以选了看看,不选也没关系,后处理提取的时候自动计算。
仿真结束,添加后处理任务。这里有三个后处理模板可以用,第一个后处理是线圈参电容参数提取:
电感值:
电容值:
这里负值都归零了。该模板还提取电阻r和q:
第二个后处理是y参数:
第三个后处理是z参数:
可见三个方法的结果都一样:
coil_capcitor后处理模板和y参数模板提取l的公式都是用的y11:
l11 = im(1/y11)/(2*pi*f) = -im(y11)/(2*pi*f*mag(y11)^2)
为什么两个公式呢?因为这里y11和z11都是复数,加进来复数倒数运算,l11就变式了。这里要注意细节,比如正负号不同。
z参数提取l用的是z11公式:
l11 =im(z11)/(2*pi*f) = im(1/y11)/(2*pi*f)
所以电感提取可用三个表达式,都是等效的!这点很多朋友搞不清楚,还以为用错了公式。如果对这三个后处理直接提取电感都不感兴趣,那就手动输入公式提取l吧。
情况2,单端口(差分)提取l
有人可能问了,我把电路一个端口的两端接去电感两端提取不行吗?像这个样子:
我们确实可以用差分端口直接接去两端:
同样运行s参数任务,三个后处理方法提取l:
可见l就是10nh,完美的理论值,不随频率变化了。说明什么?说明寄生参数没有了,为什么寄生参数没有了?因为差分端口是自身参考,没有地参考,所以提取的结果中不包括与地之间的寄生参数。那这个方法是不是不能用?是可以用的,这里没有的只是端口这边并联的寄生参数,串联的寄生电容还是考虑在内的,比如这样的电路:
一般电感的s2p或spice是可以这样提取的,知道区别就行。不过鉴于操作麻烦(差分端口),还是推荐用单端口(参考地)提取l的方法吧。
情况3,单端口(参考地)提取c
下面说说电容,电容c的等效电路就是全串联了,以100pf为例:
同样还是s参数任务,同样的三个后处理,我们把l换去c:
同样,电容c的公式也有三种表达,coil_capacitor参数模板和y参数模板用的都是y11:
c11 = -1/(im(1/y11)*2*pi*f)= mag(y11)^2/(im(y11)*2*pi*f)
z参数模板用的是z11:
c11 =-1/(im(z11)*2*pi*f) = -1/(im(1/y11)*2*pi*f)
情况4,单端口(差分)提取c
只要电路中没有并联元件,这种连法是可以用的。当然还是推荐单端口(参考地)提取c。
某个spice模型:
小结:
1)单端口提取l或c比较简单,因为只有y11和z11,没有矩阵,下期我们讲双端口复杂情况。
2)单端口可以接地法或差分法。其中差分接法要注意电路中的并联元件会被忽视掉,能用接地就接地。
3)提取l或c的后处理模板有三个,coil,y和z。2022新版本中这些模板有改动,更加清晰统一。其中coil和y用的公式完全一致;提取l和c的公式表达式各有三个,等效,不要搞混。
4)s参数任务的仿真频率范围要合适。
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