如何从SYZ参数提取电容C和电感L—双端口

上期解释了单端口计算s参数,然后后处理很容易提取l或c,已经满足基本需求。
这期我们看复杂一点的情况,电路中放两个端口,比如s2p:
或集总电路:
或导入spice:
两个端口的y和z参数就是四个量了,y11, y12,y21,y22, 和z11, z12,z21, z22。
情况 1 ,双端口用y11提取****l
这个情况是指用coil_capacitor parameter和y-parameter这两个模板,公式用的都是:
l11 = im(1/y11)/(2pif) = - im(y11)/(2pif*mag(y11)^2)
还是s参数和后处理:
以刚才 10nh的电路为例,
结果和上期单端口提取的一样。
那么问题来了, l提取的公式不是有z11吗?怎么不用z11呢?因为z11提取的l是错的。
想用z11的朋友是不是以为z11=1/y11 还成立呢?别忘了现在是两个端口,表达式变了:
im(z11)/(2pif)= im(y22/(y11y22-y12y21))/(2pif)
所以双端口不能用z11!
那么z11能用来干嘛呢?它跟端口1这边的寄生电容有关,电容方面的等下再讲。
情况 2 ,双端口用y21提取****l
同样的电路,如果我们用y21来计算电感l:
可见这个电感是纯串联的电感,没有并联的寄生电容csh了:
l= - im(1/y21)/(2pif) = im(y21)/ (2pif*mag(y21)^2),只用于串联电感。
y21的话就不涉及coil_capacitor parameter模板了,因为y21是两个端口,只要y和z两个模板能用。那么问题又来了,z21能不能用呢?
可见不能用,这是因为,im(z21)/(2pif)=im(y21/(y11y22-y12y21)/(2pif),也不是电感公式。
情况 3 ,双端口用y22提取****l
这个和y11一样,coil和y两个模板都是可以用的。同样,z22不能用。但要注意,如果还是用这个不对称的电路的话,y22是不能提取出端口1这边的寄生并联电容5pf的:
这就涉及到集总电路画法的问题了,如果将寄生电容分开,一边一半,这样y11和y22提取的l确实是一样的:
但是注意,震荡频率变大了!
这是因为无论y11还是y22,端口看进去的并联电容csh都是变成了2.5pf,所以震荡频率变大。虽然总电容5pf没变,但是提取的l结果可不一样。所以,用集总电路研究l和c的提取要非常小心!这个很多朋友搞不清楚。
情况 4 ,双端口用y11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:
既然用y11,那么coil和y模板都可以:
所用公式为:
c = -1/(im(1/y11)2pif) =mag(y11)^2/(im(y11)2pif)
那么z11可以用来计算电容c吗?和z11计算l一样,还是不可以,
-1/(im(z11)2pif) =-1/(im(y22/(y11y22-y12y21))2pif)
刚才说它跟寄生电容有关,是指并联的寄生参数,而这个电路是没有接地的,准确的说,这里其实z参数矩阵根本就没有定义。等下我们再看这个z参数定义。
情况 5 ,双端口用y21提取****c
还是看这个集总电路:
y21提取串联电容没问题。
那么z21行不行呢?我不用解释大家看到这也能猜到了,不行。
好了,估计看到这很多人更蒙了,还是乖乖回去用单端口提取吧,保险。
那么关于双端口,这又是并联寄生,又是没接地,又是只能计算串联,好像z参数都不能用,到底根本问题出在哪里呢?
答案是,双端口网络的阻抗提取需要“π”型完整电路,这样才能有完整的z参数矩阵定义;而y参数要求没这么高。
举个例子,比较完整定义的电感电路可以是这样的:
得到的l结果,一个纯lse, 一个综合的l(考虑寄生c,有震荡),当然我们只看低频正确的提取值:
得到的寄生c结果,一个综合的c(考虑了l,有震荡),一个是把电感当电容提取的c,这个不好理解,不过没关系,还是看低频准确的区域就好。
肯定还有人要问了,这两个端口阻抗应该设置多少啊?这个就自己研究吧~~~不知道答案的建议重翻课本(这个被问过太多次了。。。)
小结:
1)双端口提取l或c情况比较复杂,如果只是简单提取一个电容或电感元件值,推荐用单端口。
2)双端口适合一些特殊l和c的提取,比如并联寄生电容csh、纯串联电容cse或纯串联电感lse,这里还差一个并联寄生电感lsh,有谁知道这个东西什么情况下存在欢迎留言~
3)自己画电路提取的话,想好z矩阵有没有好好定义。
4)总结三个后处理模板,2022新版本中这些模板有改动,更加清晰统一。

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