高頻電容測試方法以及在SI/PI仿真中的應用
發布時間:2018-11-15 責任編輯:lina
【導讀】henduogongchengshidouyiweizhiyoudianyuancaihuishiyongdianrong,qishidianrongdeyingyongfanweitebieguangfan,bujinjinweilebaozhengdianyuanxitongyouyigehaodedianyuanwanzhengxingxuyaoshiyongdaliangdedianrong,xinhaowanzhengxinggongchengshiweilebaozhengxinhaowanzhengxing,EMC工程師為了使產品更順利的通過電磁兼容性的測試也是對電容“絞盡腦汁”。
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電(dian)容(rong)是(shi)非(fei)常(chang)每(mei)一(yi)個(ge)電(dian)路(lu)上(shang)都(dou)會(hui)使(shi)用(yong)的(de)器(qi)件(jian),電(dian)容(rong)會(hui)應(ying)用(yong)在(zai)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong),也(ye)會(hui)應(ying)用(yong)於(yu)信(xin)號(hao)線(xian)上(shang)。在(zai)低(di)速(su)電(dian)路(lu)中(zhong),我(wo)姑(gu)且(qie)把(ba)電(dian)容(rong)稱(cheng)之(zhi)為(wei)電(dian)容(rong),但(dan)是(shi)在(zai)高(gao)速(su)電(dian)路(lu)上(shang)或(huo)者(zhe)電(dian)源(yuan)係(xi)統(tong)中(zhong),電(dian)容(rong)以(yi)及(ji)不(bu)僅(jin)僅(jin)是(shi)電(dian)容(rong),是(shi)一(yi)個(ge)由(you)等(deng)效(xiao)電(dian)容(rong)、等效電阻和等效電感組成的一個電路,簡單的結構如下圖所示:

所以電容的參數的測量就不能再使用簡單的萬用表來測量啦!而需要使用網絡分析儀進行測量,使用網絡分析測試時,最重要的方式有並聯測試法和串聯測試法,示意圖如下圖所示:

並聯測試方法簡化裝置如下圖所示:

從上麵的示意圖和簡化裝置可以看到,不論是並聯測試方法還是串聯測試方法都采用的2端口網分(當然,也可以考慮用4端口測試方法,有興趣的可以去Google下),這樣測試獲得的參數就是2端口的S參數,即*.s2p的文件,如下圖所示為一顆電容的S參數文件:

通過S參數,工程師可以了解到其阻抗特性、損耗等等,也就是電容的濾波特性,其阻抗特性曲線如下圖所示:

這種測試電容的步驟其實非常簡單,在測試的時候要按照電容的封裝大小設計一塊測試夾具板和校準板,然後把電容焊接上去,通過AFR或者TRL或者SOLT的校準方式進行校準後就可以直接測試電容啦(推薦使用AFR校準,這是最簡單的校準方式,設計的板子也簡單一些)。
電容的S參數模型可以應用於信號完整性和電源完整性仿真中。在使用SIPro/PIPro仿真時,可能有的工程師會有疑惑,為什麼在軟件中添加*.s2p的S參數時會強製變為*.s1p呢?這是否有問題?
首先答案是肯定不會有問題。對於電容或者磁珠這類器件,在測量的數據就是s2p,而不是s1p,這是因為在測量的時候使用的2端口的網分測試的。而在仿真的時候使用的是s1p的de文wen件jian,這zhe樣yang有you一yi個ge優you勢shi,就jiu是shi減jian弱ruo了le器qi件jian對dui夾jia具ju板ban地di的de影ying響xiang,這zhe樣yang就jiu增zeng加jia了le其qi設she計ji的de性xing能neng。有you興xing趣qu的de也ye可ke以yi搭da建jian一yi個ge仿fang真zhen電dian路lu去qu分fen析xi電dian容rong的des1p和s2p的效果是否一樣,原理圖如下圖所示:

S21使用的是s2p模型文件,連接的snp元件這是正常的仿真S參數的連接方式;S43使用的是s2p文件把Ground不連接;S65使用的是S1P的模型文件,Ground連接到TermG上,獲得的結果如下圖所示:

很顯然,三條曲線是重合的,說明s2p和s1p是等效的。
本文主要是簡單介紹了如何簡單的測試電容、磁珠等2端口無源器件的S參數模型,以及為什麼在SIPro和PIPro仿真時采用的是s1p的文件。當然,對於如何精確的測試這類無源器件的模型以及如何在ADS中建立相關的模型庫有興趣的,可以再進一步的交流。
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