Проектирование интегральных микросхем. Шелохвостов В.П - 74 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТГТУ | Тамбов

Составители: 

Рубрика: 

Рис. 4.2.1. Пленочные индуктивные катушки:
а – спиральные; б – прямоугольные; D
1
и D
2
– внутренний и внешний диаметры катушки; h – суммарная ширина
витков; S – шаг витков
Основными характеристиками являются индуктивность (L), добротность (Q), собственная резонансная
частота (f
0
), температурный коэффициент индуктивности (ТКИ). Обычно в диапазоне частот 1 МГц – 2 ГГц
величина L ≈ 8 нГ при D
2
= 1,5…2,0 мм.
Основные характеристики сильно зависят от условий окружающей среды и их достаточно сложно
рассчитать, поэтому расчет ведется приближенный через размер, форму, расстояние между витками, числом
витков по эмпирической формуле
ср
2
ср
/31
25
Dh
ND
L
+
=
, нГ,
где D
ср
– средний диаметр витка определяется как D
ср
= 0,5(D
2
+ D
1
);
N – число витков; h – суммарная ширина витков, h = 0,5( D
2
– D
1
).
Следует отметить, что в катушках прямоугольной формы величина индуктивности больше на 10 % из-за
большей протяженности витка при одних и тех же N, D
2
и D
1
.
Индуктивность увеличивается с применением подложек из материалов с повышенной магнитной
проницаемостью.
Индуктивность катушки уменьшается при размещении вблизи пленочных резисторов, конденсаторов, экранов,
корпуса. При отношении расстояния l до экрана к внешнему диаметру катушки D
2
l / D
2
> 0,5 уменьшением
индуктивности можно пренебречь; при более близком расположении металлических элементов расчетное
значение индуктивности следует увеличить.
Добротность спиральной катушки с учетом геометрических характеристик и свойств материала
полупроводника (без учета скин-эффекта) оценивается по формуле:
4
2
1
2
2
2
1
101
16
⋅
−ρ
=
D
D
tbkDf
Q
s
,
где f – рабочая частота, МГц; ρ – удельное сопротивление проводника, Ом⋅см; t – толщина проводника, мкм; k –
коэффициент, зависящий от соотношения D
2
/ D
1
; b – ширина проводника, мм.
Коэффициент k можно оценить из графика на рис. 4.2.2.
Можно принять, что оптимальное соотношение D
2
/ D
1
для круглой катушки – 0,4,
для прямоугольной – 0,36.
Шероховатость величиной 4…10 мкм в 2–3 раза снижает добротность за счет
сопротивления поверхностного слоя.
При практических расчетах снижением добротности пренебрегают, если расстояние
катушка–толстый экран l > 0,5D
2
, для тонкого экрана l = D
2
.
Исходными данными для расчета являются индуктивность L, добротность Q,
рабочая частота f, наличие экранов и их параметры (материал, толщина и др.).
D
1
h
s
b
D
2
D
2
D
1
б)а)
Рис. 4.2.2. Соотношение
геометрических размеров
катушки

Страницы