【導(dǎo)讀】我一直有一個(gè)感覺(jué):咱們硬件工程師,會(huì)遇到各種各樣的問(wèn)題,亦或是各種各樣的現(xiàn)象,總會(huì)有一個(gè)非常簡(jiǎn)單的解釋?zhuān)痪湓捇蛘呤菐拙湓?,我們?jiàn)多了這個(gè)解釋?zhuān)妥砸詾槊靼琢?,?dāng)別人再問(wèn)起我們的時(shí)候,我們也會(huì)拿這句話去給別人解釋。
比如說(shuō),寄生電感這個(gè)字眼就經(jīng)常出現(xiàn),特別是引線電感。我們解釋一些問(wèn)題的時(shí)候都是直接套用的,默認(rèn)它的存在??蓪?shí)際上是,我在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)并不理解它到底是怎么來(lái)的,因?yàn)槲矣∠笾须姼卸际蔷€圈,而直導(dǎo)線并不是。直到之前不久我才思索了一番,算是有一些了解,也寫(xiě)了下面一篇文章。
寄生電感怎么來(lái)的
最近一直在看電感和磁珠的內(nèi)容,也有看LC濾波器,自然會(huì)有LC諧振的問(wèn)題。LC串聯(lián)諧振,單獨(dú)拿出來(lái)說(shuō)的話,可能會(huì)覺(jué)得太簡(jiǎn)單了,這有啥好說(shuō)的。自然是因?yàn)閷?shí)際應(yīng)用中會(huì)出現(xiàn)各種各樣的場(chǎng)景,盡管都是諧振,但是表現(xiàn)各不相同。
先來(lái)思考下這么幾個(gè)問(wèn)題:
電路中不必要的LC串聯(lián)諧振要絕對(duì)杜絕嗎?
MOS管G極經(jīng)常串聯(lián)一個(gè)小電阻,說(shuō)是可以抑制振蕩,啥原理呢?這個(gè)電阻阻值怎么取呢?
電源上面加上磁珠,結(jié)果紋波變大了,只能換0Ω電阻來(lái)解決嗎?有沒(méi)有其它的解決方法?
這幾個(gè)問(wèn)題,如果你明白了LC串聯(lián)諧振的分析方法,那么自然都不在話下了。
LC串聯(lián)諧振電路
盡管LC串聯(lián)諧振電路非常簡(jiǎn)單,我們還是來(lái)看下,這樣一步一步深入會(huì)更好的理解。
一個(gè)電感和一個(gè)電容串聯(lián),在某個(gè)特定的頻率,就會(huì)發(fā)生諧振,這個(gè)頻率就是諧振頻率。串聯(lián)諧振電路有如下特點(diǎn):
諧振時(shí)整個(gè)電路阻抗呈電阻性,阻抗最小,電流達(dá)到最大;
諧振時(shí)電感和電容兩端的電壓達(dá)到最大。
上面這些理論都是非?;A(chǔ)的,就不贅述。實(shí)際電路的場(chǎng)景要遠(yuǎn)比這個(gè)要復(fù)雜,搞清楚那些才是我們的目的。那么我們下面就來(lái)結(jié)合具體的場(chǎng)景。
LC濾波器
LC濾波器經(jīng)常用,但有一個(gè)比較坑的問(wèn)題就是,有時(shí)候使用LC濾波器之后,效果反而更差了,還不如不用。
原因我們當(dāng)然可以說(shuō)是在噪聲在此處諧振啦,噪聲被放大了之類(lèi)的。曾經(jīng)的我也會(huì)這么說(shuō)原因,不過(guò)并不是真的明白,對(duì)于這種會(huì)起反效果的東西,我會(huì)懼怕,會(huì)擔(dān)心它出問(wèn)題。這種懼怕,來(lái)源于對(duì)未知的恐懼,因?yàn)闆](méi)有懂?,F(xiàn)在下面來(lái)具體分析下
首先,我們需要明白,噪聲是如何被放大的?也就是說(shuō)輸出比輸入幅度要大?
先來(lái)看最簡(jiǎn)單的模型,也就是理想器件模型的情況。
我們列出輸出與輸入的比值,也就是增益,如果增益大于1,那么說(shuō)明被放大了。很容易列出增益的公式,我們畫(huà)下這個(gè)曲線。
上圖的曲線,是1uH電感,1uF電容的增益。可以看到,在低頻時(shí),增益基本就是1,也就是不放大不衰減。而在諧振頻率處,有一個(gè)非常高的尖峰,因?yàn)檫@里設(shè)定的器件為理想器件,所理論上尖峰為窮大,諧振頻率旁邊的增益也是非常高的,而在頻率比較高的時(shí)候,隨著頻率的升高,增益下降,也就是衰減了輸入信號(hào)。
如果我們能把諧振頻率處的增益降到0.707左右,那就是完美的低通濾波器了。很顯然,電感和電容都是非耗能器件,沒(méi)有電阻器件的引入,在諧振頻率處,增益總是等于無(wú)窮大的。我們從增益Av的公式就可以得出來(lái),因?yàn)橹C振頻率時(shí)的分母為0。
幸運(yùn)的是,我們的濾波電路總是要接負(fù)載的,我們把信號(hào)濾波之后總是要給負(fù)載用的,接入了負(fù)載,那增益又不一樣了。
不同負(fù)載的LC濾波器
現(xiàn)實(shí)中的電路各種各樣,負(fù)載的阻抗也就差別很大了,下面是加入負(fù)載的模型。
我們看看負(fù)載是1Ω,10Ω,100Ω的增益曲線,如下圖:
我們可以看到,負(fù)載電阻越小,諧振處的增益越小,諧振引起的噪聲變大越不會(huì)發(fā)生。當(dāng)然了,實(shí)際電路中的負(fù)載各種各樣,有低阻的,有高阻的。相對(duì)來(lái)說(shuō),低阻負(fù)載的更不容易發(fā)生加入濾波器效果更差的事情。因此,如果你發(fā)現(xiàn)同樣的LC濾波器,加入不同的電路,有的效果好,有的效果變差,很有可能就是因?yàn)樨?fù)載的不同。
所以說(shuō),負(fù)載阻抗越低,越不容易產(chǎn)生尖峰,也就是說(shuō)不容易惡化。
噪聲源內(nèi)阻的影響
除了負(fù)載阻抗的影響,還有噪聲源內(nèi)阻的影響,實(shí)際的噪聲信號(hào)肯定是有一定的內(nèi)阻的。根據(jù)內(nèi)阻的不同,我們構(gòu)建下面的模型,加入內(nèi)阻的參量。
分別畫(huà)出Rs=0.1Ω,Rs=1Ω,Rs=10Ω的情況,為了排除負(fù)載電阻的影響,寧其為高阻態(tài),統(tǒng)一RL=1MΩ。
可以看到,內(nèi)阻越大,越不容易產(chǎn)生尖峰,也就是說(shuō)不容易惡化,反之,內(nèi)阻越小,越容易惡化。
L、C的值的影響
除了內(nèi)阻和負(fù)載大小,電感和電容值的大小有沒(méi)有影響呢?
電容變化:電容分別為1uF,10uF,100uF,內(nèi)阻,負(fù)載,電感都為Rs=0.1,RL=1MΩ,L=1uH。
可以看到,電容增大,尖峰變小,也就是說(shuō),在遇到諧振引起噪聲增大的情況,可以嘗試增大電容是可以降低噪聲。不過(guò)需要注意,尖峰變小,只是說(shuō)最高點(diǎn)變小了,但是引起了諧振頻率降低,新的諧振點(diǎn)可能還是要比原來(lái)的增益更高,也就是說(shuō)如果噪聲正好是這個(gè)頻率段,那么改變之后效果變更差了。當(dāng)然了,如果我們加更大的電容,即使是諧振點(diǎn)都沒(méi)有放大作用,比如如果電容加到100uF,整個(gè)頻段基本都沒(méi)有放大作用了。
實(shí)際電路具體加到多大的電容,完全不會(huì)出現(xiàn)尖峰呢?這個(gè)跟信號(hào)源內(nèi)阻Rs,負(fù)載阻抗RL,電感值L都有關(guān)系。實(shí)際上,如果內(nèi)阻Rs從0.1提升到1,電容不用增大到100uF,即使是原來(lái)的1uf也不會(huì)有尖峰,曲線就不畫(huà)了。
電感變化:電感分別為0.01uH,0.1uH,1uH,內(nèi)阻,負(fù)載,電容都為Rs=0.1,RL=1MΩ,C=1uF
可以看到,減小電感,可以降低尖峰的高度。我們?nèi)绻^續(xù)減小電感到0.01uH,尖峰也會(huì)消失。同樣的,電感變化會(huì)造成諧振頻率移動(dòng),具體是使噪聲變大還是變小也是要依情況而定,與內(nèi)阻,負(fù)載,電容都有關(guān)系。
總的來(lái)說(shuō),大部分電路增大電容,或者減小電感,都可以降低尖峰。如果LC濾波器用于電源濾波發(fā)生噪聲變大,可以增大電容,或者減少電感。
這里之所以說(shuō)大部分電路,是因?yàn)槿绻麧M足一定的Rs,RL的條件,可能結(jié)果是相反的,這個(gè)可以自己修改Matlab代碼(后文分享出來(lái))里面的參量,執(zhí)行下就知道了。
MOS管G極串聯(lián)電阻如何抑制諧振
有了以上的基礎(chǔ),我們來(lái)看實(shí)際的問(wèn)題:MOS管G極串聯(lián)電阻如何抑制諧振?
這個(gè)問(wèn)題,我們首先要明白,問(wèn)題是如何產(chǎn)生的,即為什么會(huì)振蕩?其實(shí)通過(guò)前面的鋪墊,也就很明白了。
這個(gè)是典型的MOS管驅(qū)動(dòng)電路,串聯(lián)了10Ω電阻。
盡管從電路圖上看去,上面既沒(méi)有電感,也沒(méi)有電容。但實(shí)際上是,我們PCB總要將線從驅(qū)動(dòng)芯片拉到MOS管,我查了一下,線寬12mil,長(zhǎng)度10mm的走線寄生電感是9.17nH。實(shí)際電路中10mm走線太正常了,所以寄生電感肯定是存在的。
電感有了,電容呢?功率MOS管都有輸入電容存在,并且還不小,小的幾百pF,大點(diǎn)的幾nF。我們只是為了說(shuō)明道理,那取電容1nF吧。
一般來(lái)說(shuō),左邊驅(qū)動(dòng)管子發(fā)出開(kāi)關(guān)信號(hào),它的內(nèi)阻一般不會(huì)很大,盡管現(xiàn)在不知道它到底是多大,那就按照比較惡劣的情況來(lái)看,就讓Rs=0.1Ω。
那么負(fù)載電阻是多大呢?負(fù)載是MOS管,那阻抗就很大了,就取RL=1MΩ。
看看現(xiàn)在的等效電路:
從前面內(nèi)容知道,源內(nèi)阻越小,負(fù)載阻抗越大,就越容易產(chǎn)生諧振尖峰。我們畫(huà)出此時(shí)曲線。
可以看到,諧振頻率52Mhz處增益達(dá)到了好幾十倍。而MOS管驅(qū)動(dòng)信號(hào)可以看作是一個(gè)階躍信號(hào),頻率分量非常豐富,肯定有52Mhz附近的頻率。
所以說(shuō)確實(shí)會(huì)發(fā)生諧振。
現(xiàn)在分別串聯(lián)1Ω,10Ω,100Ω電阻,這個(gè)電阻可以等效到內(nèi)阻里面去,相當(dāng)于等效電路變成了Rs=1.1Ω,Rs=10.1Ω,Rs=100.1Ω,其它參數(shù)不變。我們?cè)倏纯辞€。
可以看到,串聯(lián)1Ω電阻,還是放大,最大到3倍,說(shuō)明電阻稍小。而10Ω電阻就能完全消除振蕩了。100Ω電阻也能完全消除振蕩,但是其截止頻率更低,會(huì)造成驅(qū)動(dòng)信號(hào)的高頻分量丟失,最終上升沿變緩,也就是MOS管開(kāi)啟的時(shí)間變長(zhǎng)。
相信到這里,對(duì)于這個(gè)串聯(lián)電阻的作用,已經(jīng)怎么取值應(yīng)該就比較清楚了。G極走線越長(zhǎng),寄生電感越大,越容易引起問(wèn)題,電阻就要選得更大些。
從文章開(kāi)頭,一路看下來(lái),這也太費(fèi)勁了,確實(shí),明白這些也不是很容易,很多時(shí)候,我們都是拿著廠家的原理圖來(lái)抄抄,也不會(huì)有問(wèn)題。等到有新人問(wèn)到“這個(gè)電阻干什么用的?”老員工答曰“抑制振蕩”,是啊,這四個(gè)字,每個(gè)字都認(rèn)識(shí),是不是總有一種模模糊糊的感覺(jué)呢?希望看完此文之后不再模糊。
Matlab源碼
上面所有的曲線圖,Matlab源碼都在這個(gè)里面了,我已經(jīng)把每個(gè)圖對(duì)應(yīng)的代碼分開(kāi)來(lái)了,有7部分,全部復(fù)制過(guò)去可以一次執(zhí)行得到7個(gè)圖。也可以把其中的一個(gè)復(fù)制出去執(zhí)行,都是可以的。代碼里面的注釋寫(xiě)得也比較清楚,可以自行去修改Rs,RL,L,C的值。
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---理想LC低通濾波器增益
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C=0.000001; %1uF 電容量
L=0.000001; %1uH 電感量
Zc=1./(w.*C.*j); %電容總阻抗
Zl=w.*L.*j; %電感總阻抗
Av= abs(Zc./(Zc+Zl)); %增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av); %畫(huà)出增益曲線
grid on; %顯示網(wǎng)格
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %y軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''LC低通濾波器增益(L='''',num2str(L*1000000),''''uH,C='''',num2str(C*1000000),''''uF)'''']);%標(biāo)題
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---不同負(fù)載
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C=0.000001; %1uF 電容量
L=0.000001; %1uH 電感量
RL1=1; %負(fù)載RL1=1
RL2=10; %負(fù)載RL2=10
RL3=100; %負(fù)載RL2=100
Zc=1./(w.*C.*j); %電容總阻抗
Zl=w.*L.*j; %電感總阻抗
Av1=abs(((Zc.*RL1)./(Zc+RL1))./(((Zc.*RL1)./(Zc+RL1))+Zl)); %負(fù)載1對(duì)應(yīng)增益
Av2=abs(((Zc.*RL2)./(Zc+RL2))./(((Zc.*RL2)./(Zc+RL2))+Zl)); %負(fù)載2對(duì)應(yīng)增益
Av3=abs(((Zc.*RL3)./(Zc+RL3))./(((Zc.*RL3)./(Zc+RL3))+Zl)); %負(fù)載3對(duì)應(yīng)增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av1,f,Av2,f,Av3); %畫(huà)出3種負(fù)載的增益
grid on; %顯示網(wǎng)格
legend([''''RL='''',num2str(RL1)],[''''RL='''',num2str(RL2)],[''''RL='''',num2str(RL3)]);%曲線說(shuō)明
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %y軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''不同負(fù)載的增益(L='''',num2str(L*1000000),''''uH,C='''',num2str(C*1000000),''''uF)'''']);%標(biāo)題
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---不同噪聲源內(nèi)阻
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C=0.000001; %1uF 電容量
L=0.000001; %1uH 電感量
RS1=0.1; %內(nèi)阻RS1=0.1
RS2=1; %內(nèi)阻RS2=1
RS3=10; %內(nèi)阻RS2=10
RL=1000000;%負(fù)載RL=1M
Zc=1./(w.*C.*j); %電容總阻抗
Zl=w.*L.*j; %電感總阻抗
Av1=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS1)); %內(nèi)阻1對(duì)應(yīng)增益
Av2=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS2)); %內(nèi)阻2對(duì)應(yīng)增益
Av3=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS3)); %內(nèi)阻3對(duì)應(yīng)增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av1,f,Av2,f,Av3); %畫(huà)出3種內(nèi)阻的增益
grid on; %顯示網(wǎng)格
legend([''''Rs='''',num2str(RS1)],[''''Rs='''',num2str(RS2)],[''''Rs='''',num2str(RS3)]);%曲線說(shuō)明
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %y軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''不同噪聲源內(nèi)阻的增益(L='''',num2str(L*1000000),''''uH,C='''',num2str(C*1000000),''''uF)'''']);%標(biāo)題
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---不同的電容C的值
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C1=0.000001; %1uF 電容量1
C2=0.00001; %10uF 電容量2
C3=0.0001; %100uF 電容量3
L=0.000001; %1uH 電感量
RS=0.1; %內(nèi)阻RS1=0.1
RL=1000000;%負(fù)載RL=1M
Zc1=1./(w.*C1.*j); %電容C1總阻抗
Zc2=1./(w.*C2.*j); %電容C2總阻抗
Zc3=1./(w.*C3.*j); %電容C3總阻抗
Zl=w.*L.*j; %電感總阻抗
Av1= abs(((Zc1.*RL)./(Zc1+RL))./(((Zc1.*RL)./(Zc1+RL))+Zl+RS));%電容1對(duì)應(yīng)增益
Av2= abs(((Zc2.*RL)./(Zc2+RL))./(((Zc2.*RL)./(Zc2+RL))+Zl+RS));%電容2對(duì)應(yīng)增益
Av3= abs(((Zc3.*RL)./(Zc3+RL))./(((Zc3.*RL)./(Zc3+RL))+Zl+RS));%電容2對(duì)應(yīng)增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av1,f,Av2,f,Av3); %畫(huà)出3種電容的增益
grid on; %顯示網(wǎng)格
legend([''''C='''',num2str(C1*1000000),''''uF''''],[''''C='''',num2str(C2*1000000),''''uF''''],[''''C='''',num2str(C3*1000000),''''uF'''']);%曲線說(shuō)明
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %y軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''不同電容C的增益'''']);%標(biāo)題
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---不同的電感L的值
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C=0.000001; %1uF 電容量
L1=0.000001; %1uH 電感量
L2=0.0000001; %0.1uH 電感量
L3=0.00000001; %0.01uH 電感量
RS=0.1; %內(nèi)阻RS1=0.1
RL=1000000;%負(fù)載RL=1M
Zc=1./(w.*C.*j); %電容C總阻抗
Zl1=w.*L1.*j; %電感L1總阻抗
Zl2=w.*L2.*j; %電感L2總阻抗
Zl3=w.*L3.*j; %電感L3總阻抗
Av1= abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl1+RS));%電感1對(duì)應(yīng)增益
Av2= abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl2+RS));%電感2對(duì)應(yīng)增益
Av3= abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl3+RS));%電感3對(duì)應(yīng)增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av1,f,Av2,f,Av3); %畫(huà)出3種電感的增益
grid on; %顯示網(wǎng)格
legend([''''L='''',num2str(L1*1000000),''''uH''''],[''''L='''',num2str(L2*1000000),''''uH''''],[''''L='''',num2str(L3*1000000),''''uH'''']);%曲線說(shuō)明
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %x軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''不同電感L的增益'''']);%標(biāo)題
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---MOS不串電阻
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C=0.000000001; %1nF 電容量
L=0.00000000917; %1uH 電感量
RS=0.1; %內(nèi)阻RS1=0.1
RL=1000000;%負(fù)載RL=1M
Zc=1./(w.*C.*j); %電容總阻抗
Zl=w.*L.*j; %電感總阻抗
Av=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS)); %MOS管不串增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av); %畫(huà)出增益曲線
grid on; %顯示網(wǎng)格
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %x軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''MOS管不串電阻的增益(L='''',num2str(L*1000000000),''''nH,C='''',num2str(C*1000000000),''''nF)'''']);%標(biāo)題
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%---MOS串電阻
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
f=[1000:100:100000000]; %頻率:范圍1Khz-10Mhz
w=(f.*pi*2); %角頻率
C=0.000000001; %1nF 電容量
L=0.00000000917; %1uH 電感量
RS1=0.1; %內(nèi)阻RS1=0.1
RS2=1.1; %內(nèi)阻RS1=1.1
RS3=10.1; %內(nèi)阻RS1=10.1
RS4=100.1; %內(nèi)阻RS1=100.1
RL=1000000;%負(fù)載RL=1M
Zc=1./(w.*C.*j); %電容總阻抗
Zl=w.*L.*j; %電感總阻抗
Av1=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS1)); %MOS管不串增益
Av2=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS2)); %MOS管串1Ω電阻增益
Av3=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS3)); %MOS管串1Ω電阻增益
Av4=abs(((Zc.*RL)./(Zc+RL))./(((Zc.*RL)./(Zc+RL))+Zl+RS4)); %MOS管串1Ω電阻增益
figure; %畫(huà)圖
loglog(f,Av1,f,Av2,f,Av3,f,Av4); %畫(huà)出增益曲線
grid on; %顯示網(wǎng)格
legend([''''不串電阻''''],[''''串1Ω電阻''''],[''''串10Ω電阻''''],[''''串100Ω電阻'''']);%曲線說(shuō)明
set(gca,''''YLim'''',[0.001 1000]);%y軸的數(shù)據(jù)顯示范圍
set(gca, ''''XTickLabel'''' ,{''''1K'''',''''10K'''',''''100K'''',''''1M'''',''''10M'''',''''100M''''}); %x軸頻率數(shù)據(jù)
set(gca, ''''YTickLabel'''' ,{''''0.001'''',''''0.01'''',''''0.1'''',''''1'''',''''10'''',''''100'''',''''1000''''}); %x軸幅度數(shù)據(jù)
xlabel(''''頻率''''), ylabel(''''增益''''); %x,y軸名稱(chēng)
title([''''MOS管串電阻的增益(L='''',num2str(L*1000000000),''''nH,C='''',num2str(C*1000000000),''''nF)'''']);%標(biāo)題
小結(jié)
LC串聯(lián)電路非常簡(jiǎn)單,然而實(shí)際電路應(yīng)用起來(lái)卻不簡(jiǎn)單,從而會(huì)引起各種各樣的現(xiàn)象,如果不深入分析的話,確實(shí)會(huì)有點(diǎn)無(wú)從下手。下面寫(xiě)幾個(gè)小結(jié)論:
1、LC串聯(lián)諧振的增益,與信源內(nèi)阻,負(fù)載阻抗,電感,電容的大小都有很大的關(guān)系,四個(gè)變量造成的情景組合非常多,表現(xiàn)也就有很不一樣。總的來(lái)說(shuō)信源內(nèi)阻越小,負(fù)載阻抗越大,電感越大,電容越小,越容易出現(xiàn)尖峰
2、LC濾波器惡化要滿足幾個(gè)條件:源內(nèi)阻要小,負(fù)載阻抗要大,噪聲頻率正好處于諧振頻率附近,電容容量太小,電感感量太大。
這些結(jié)論,個(gè)人認(rèn)為真心不重要,重要的是分析方法。有了方法,各種結(jié)論不是隨便就推出來(lái)了,還用別人告訴你嗎?至于開(kāi)篇提的幾個(gè)問(wèn)題,自然答案就出來(lái)了。
來(lái)源:硬件工程師煉成之路,原創(chuàng):煉成之路
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