Динамические параметры линии связи.

Задержка распространения сигналов

где

t₀ - удельная задержка распространения

l - длина линии

e₁ и m₁ - относительные величины диэлектрической и магнитной проницаемости материала линии (обычно e₁ = 2-8, m₁ =1,0)

На практике реальная задержка распространения сигнала несколько больше из-за неполного согласования, наличия потерь, неоднородностей в линии и т.д.

Поскольку в двусторонних печатных платах диэлектриком частично является материал платы (эпоксидный стеклопластик); а частично — воздух, то в проводниках, лежащих на поверхности платы наблюдается распространение сигналов двух видов: дифференциальное и синфазное. Дифференциальное распространение сигнала— распространение сигнала между двумя проводниками. Синфазное распространение сигнала — между проводником и земляным слоем. Поскольку действующее значение диэлектрической постоянной у воздуха, находящегося между двумя проводниками, меньше, чем у материала платы, дифференциальное распространение происходит быстрее, чем синфазное. Таким образом, импульс, проходящий по печатному проводнику, содержит две составляющие, достигающие выходного конца "пассивной" линии в различные моменты времени, и различие этих моментов пропорционально произведению длины на разность задержки дифференциального и синфазного распространения сигналов.

Катушки индуктивности и дроссели, электрические и конструктивные параметры.

Дроссель или кату́шкаиндукти́вности — винтовая, спиральная или винто-спиральная катушка из свёрнутого изолированного проводника, обладающая значительной индуктивностью при относительно малой ёмкости и малом активном сопротивлении. Как следствие, при протекании через катушку переменного электрического тока наблюдается её значительная инерционность.

Применяются для подавления помех, сглаживания пульсаций, накопления энергии, ограничения переменного тока, в резонансных (колебательный контур) и частотно-избирательных цепях, в качестве элементов индуктивности искусственных линий задержки с сосредоточенными параметрами, создания магнитных полей, датчиков перемещений и так далее.

При использовании для подавления помех, сглаживания пульсаций электрического тока, изоляции (развязки) по высокой частоте разных частей схемы и накопления энергии в магнитном поле сердечника часто называют дросселем, а иногда реактором.

Индуктивность

Основным параметром катушки индуктивности является её индуктивность, численно равная отношению создаваемого током потока магнитного поля, пронизывающего катушку, к силе протекающего тока. Типичные значения индуктивностей катушек от десятых долей мкГн до десятков Гн.

Индуктивность катушки пропорциональна линейным размерам катушки, магнитной проницаемости сердечника и квадрату числа витков намотки.

Индуктивность катушки-соленоида:

L = M₀^.Mr^.Se^.N²/lcL = μ 0 ⋅ μ r ⋅ s e ⋅ N 2 / l e , {\displaystyle L=\mu _{0}\cdot \mu _{r}\cdot s_{e}\cdot N^{2}/l_{e}{\mbox{,}}}

где μ 0 {\displaystyle \mu _{0}} M₀— магнитная постоянная,

μ r {\displaystyle \mu _{r}} Mr — относительная магнитная проницаемость материала сердечника (зависит от частоты),

s e {\displaystyle s_{e}} Se — площадь сечения сердечника,

l e {\displaystyle l_{e}} le — длина средней линии сердечника,

N {\displaystyle N} N — число витков.

Схема последовательного соединения катушек индуктивности. Ток через каждую катушку один и тот же.

При последовательном соединении катушек общая индуктивность равна сумме индуктивностей всех соединённых катушек:

L = ∑ i = 1 N L i . {\displaystyle L=\sum _{i=1}^{N}L_{i}{\mbox{.}}}

Электрическая схема параллельного соединения нескольких катушек индуктивности. Напряжение на всех катушках одинаково

При параллельном соединении катушек общая индуктивность равна:

L = 1 ∑ i = 1 N 1 L i . {\displaystyle L={\frac {1}{\sum _{i=1}^{N}{\frac {1}{L_{i}}}}}{\mbox{.}}}

Сопротивление потерь

В катушках индуктивности помимо основного эффекта взаимодействия тока и магнитного поля наблюдаются паразитные эффекты, вследствие которых импеданс катушки не является чисто реактивным. Наличие паразитных эффектов ведёт к появлению потерь в катушке, оцениваемых сопротивлением потерь R Π O T {\displaystyle R_{\Pi OT}} . Потери складываются из потерь в проводах, диэлектрике, сердечнике и экране:

Rпот = r_w+ r_d+ r_s+r_eR Π O T = r w + r d + r s + r e , {\displaystyle R_{\Pi OT}=r_{w}+r_{d}+r_{s}+r_{e}{\mbox{,}}}

где r w {\displaystyle r_{w}} r_w — потери в проводах,

r d {\displaystyle r_{d}} r_d — потери в диэлектрике,

r s {\displaystyle r_{s}} r_s— потери в сердечнике,

r e {\displaystyle r_{e}} r_e— потери на вихревые токи

Потери в проводах

Потери в проводах вызваны тремя причинами:

• Провода обмотки обладают омическим (активным) сопротивлением.
• Сопротивление провода обмотки возрастает с ростом частоты, что обусловлено скин-эффектом. Суть эффекта состоит в вытеснении тока в поверхностные слои провода. Как следствие, уменьшается полезное сечение проводника и растет сопротивление.
• В проводах обмотки, свитой в спираль, проявляется эффект близости, суть которого состоит в вытеснении тока под воздействием вихревых токов и магнитного поля к периферии намотки. В результате сечение, по которому протекает ток, принимает серповидную форму, что ведёт к дополнительному возрастанию сопротивления провода.

Потери в диэлектрике

Потери в диэлектрике (изоляции проводов и каркасе катушки) можно отнести к двум категориям:

• Потери от диэлектрика межвиткового конденсатора (межвитковые утечки и прочие потери, характерные для диэлектриков конденсаторов).
• Потери, обусловленные магнитными свойствами диэлектрика (эти потери аналогичны потерям в сердечнике).

В общем случае можно заметить, что для современных катушек общего применения потери в диэлектрике чаще всего пренебрежимо малы.

Потери в сердечнике

Потери в сердечнике складываются из потерь на вихревые токи, потерь на перемагничивание ферромагнетика — на «гистерезис».