شبیه سازی مدار الکتریکی کامسول comsol

شبیه سازی مدار الکتریکی کامسول comsol فرض کنید یک برد مدار چاپی (PCB) به ضخامت 1.5 میلی متر دارید که از یک دی الکتریک تشکیل شده است که بین یک لایه پایه رسانا و یک الگوی مسی به ضخامت 200 میکرومتر در بالا قرار گرفته است. بر روی این برد چندین خازن نصب سطحی وجود دارد که بین آثار لایه بالایی لحیم شده است، همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید. یکی از آثار هیجان زده است، و به دلیل تفاوت در

ظرفیت سه خازن، سیگنال بین خروجی ها تقسیم می شود. در فرکانس های کاری در حدود 100 کیلوهرتز، عمق پوست با ضخامت مس قابل مقایسه خواهد بود، و بنابراین ما باید هم حجم هادی های مسی و هم حجم دی الکتریک و هوا را مدل سازی کنیم تا به درستی رفتار خط انتقال را ثبت کنیم. (برای جزئیات بیشتر در مورد مدل‌سازی خطوط انتقال، به مقاله مرکز آموزشی ما «مدل‌سازی خطوط انتقال TEM و شبه TEM» مراجعه کنید.) برای اهداف این مدل، ما نمی‌خواهیم مدل دقیقی از خازن‌های نصب سطحی درج کنیم. ما به سادگی می خواهیم یک کوپلینگ خازنی اضافی بین خطوط انتقال معرفی کنیم تا ببینیم چه اتفاقی برای سیگنال اعمال شده می افتد.

بخش مدل‌سازی‌شده یک PCB با صفحه زمین به ضخامت 200 میکرومتر و ردپای مسی با سه خازن نصب سطحی. باقی‌مانده برد مدل‌سازی نشده است و ردیابی‌ها خطوط انتقال با امپدانس شناخته‌شده هستند.

از آنجایی که اثرات پوستی و نزدیکی قابل توجهی در هادی ها وجود دارد، استفاده از رابط میدان های مغناطیسی مناسب است. برای مدل‌سازی خازن‌های داخل این رابط، از ویژگی Lumped Element استفاده می‌کنیم و نوع را روی User defined قرار می‌دهیم. این ویژگی باید روی یک وجه مستطیلی اعمال شود که شکاف را در سراسر ناحیه ای که می خواهیم جزء توده ای را معرفی کنیم، پر می کند. این چهره باید در توالی هندسه ترسیم شود.

ما باید سه ورودی مبتنی بر هندسه را در ویژگی Lumped Element مشخص کنیم. جهت عنصر توده ای باید بردار باشد که به موازات جهت بین هادی ها (در زیر نشان داده شده است) باشد. یعنی ما تعریف خواهیم کرد که جریان در دستگاه، به معنای متوسط، به موازات این بردار جریان دارد. ارتفاع پورت توده‌ای، فاصله بین شکاف بین حوزه‌های رسانا است. برای ادغام میدان الکتریکی و ارزیابی افت پتانسیل الکتریکی در سراسر دستگاه استفاده می شود. عرض پورت توده ای جهت متعامد وجه مستطیلی است.

تصویری از ویژگی Lumped Element با انتخاب نوع User defined type انتخاب شده و ارتفاع، عرض و جهت پورت یکپارچه شده مشخص شده است.

آموزش کامسول شبیه سازی مدار الکتریکی کامسول comsol

همراه با اطلاعات عنصر توده ای هندسی، باید امپدانس وابسته به فرکانس عنصر را مشخص کنیم.
با توجه به برانگیختگی این مدل، می‌خواهیم چهار خط انتقال از امپدانس‌های شناخته‌شده متصل بین خطوط و صفحه زمین را شبیه‌سازی کنیم. برای این کار می توانیم از ویژگی Lumped Port استفاده کرده و نوع را روی User defined قرار دهیم. ویژگی Lumped Port تقریباً مشابه ویژگی Lumped Element در استفاده و عملکرد است، تنها در این تفاوت که اجازه می دهد یک تحریک اعمال شود و پارامترهای S نظارت شوند.

نوع پورت توده‌ای را می‌توان روی Circuit نیز تنظیم کرد، که اجازه می‌دهد ترکیب پیچیده‌ای از عناصر مدار توده‌ای از طریق رابط مدار الکتریکی به مدل وارد شود. برای یک

مدل دامنه فرکانس، با استفاده از نوع Circuit از نظر عملکردی با استفاده از ویژگی Lumped Element با امپدانس وابسته به فرکانس که توسط کاربر تعریف شده است، یکسان است. از طرف دیگر، برای یک مدل دامنه زمانی، باید از رابط مدار الکتریکی برای اضافه کردن خازن ها یا اندوکتانس ها استفاده کنید.

از نظر راه اندازی، ما باید از شرایط مرزی مدل خود آگاه باشیم. ما فقط بخش کوچکی از برد و خطوط انتقال را مدل‌سازی می‌کنیم و فرض می‌کنیم که محیط اطراف رفتار را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. یعنی هر گونه تداخل سازه های اطراف را نادیده می گیریم. ما انتخاب می کنیم که مدل خود را در یک جعبه هوای بزرگتر با شرایط مرزی رسانای مغناطیسی کامل در امتداد بیرون قرار دهیم و یک محفظه عایق را شبیه سازی کنیم.

پس از حل این مدل در فرکانس کاری 100 کیلوهرتز، می توانیم پارامترهای S را ارزیابی کرده و جریان ها را در هادی ها مانند تصویر زیر رسم کنیم. اثر پوسته و تقسیم جریان را بر اساس بزرگی جفت خازنی وارد شده توسط عناصر توده ای مشاهده کنید. این تأیید می کند که ما یک مسیر جریان را به مدل خود در سراسر سطوح عناصر توده ای وارد کرده ایم.

فرض کنید یک برد مدار چاپی (PCB) به ضخامت 1.5 میلی متر دارید که از یک دی الکتریک تشکیل شده است که بین یک لایه پایه رسانا و یک الگوی مسی به ضخامت 200 میکرومتر در بالا قرار گرفته است. بر روی این برد چندین خازن نصب سطحی وجود دارد که بین آثار لایه بالایی لحیم شده است، همانطور که در تصویر زیر مشاهده می کنید. یکی از آثار هیجان زده است، و به دلیل تفاوت در

ظرفیت سه خازن، سیگنال بین خروجی ها تقسیم می شود. در فرکانس های کاری در حدود 100 کیلوهرتز، عمق پوست با ضخامت مس قابل مقایسه خواهد بود، و بنابراین ما باید هم حجم هادی های مسی و هم حجم دی الکتریک و هوا را مدل سازی کنیم تا به درستی رفتار خط انتقال را ثبت کنیم. (برای جزئیات بیشتر در مورد مدل‌سازی خطوط انتقال، به مقاله مرکز آموزشی ما «مدل‌سازی خطوط انتقال TEM و شبه TEM» مراجعه کنید.) برای اهداف این مدل، ما نمی‌خواهیم مدل دقیقی از خازن‌های نصب سطحی درج کنیم. ما به سادگی می خواهیم یک کوپلینگ خازنی اضافی بین خطوط انتقال معرفی کنیم تا ببینیم چه اتفاقی برای سیگنال اعمال شده می افتد.

آموزش comsol دی الکتریک پایه رسانا

بخش مدل‌سازی‌شده یک PCB با صفحه زمین به ضخامت 200 میکرومتر و ردپای مسی با سه خازن نصب سطحی. باقی‌مانده برد مدل‌سازی نشده است و ردیابی‌ها خطوط انتقال با امپدانس شناخته‌شده هستند.

از آنجایی که اثرات پوستی و نزدیکی قابل توجهی در هادی ها وجود دارد، استفاده از رابط میدان های مغناطیسی مناسب است. برای مدل‌سازی خازن‌های داخل این رابط، از ویژگی Lumped Element استفاده می‌کنیم و نوع را روی User defined قرار می‌دهیم. این ویژگی باید روی یک وجه مستطیلی اعمال شود که شکاف را در سراسر ناحیه ای که می خواهیم جزء توده ای را معرفی کنیم، پر می کند. ما باید سه ورودی مبتنی بر هندسه را در ویژگی Lumped Element مشخص کنیم. جهت عنصر توده ای باید بردار باشد که به موازات جهت بین هادی ها (در زیر نشان داده شده است) باشد. یعنی ما تعریف خواهیم کرد که جریان در دستگاه، به معنای متوسط، به موازات این بردار جریان دارد. ارتفاع پورت توده‌ای، فاصله بین شکاف بین حوزه‌های رسانا است. برای ادغام میدان الکتریکی و ارزیابی افت پتانسیل الکتریکی در سراسر دستگاه استفاده می شود. عرض پورت توده ای جهت متعامد وجه مستطیلی است.

تصویری از ویژگی Lumped Element با انتخاب نوع User defined type انتخاب شده و ارتفاع، عرض و جهت پورت یکپارچه شده مشخص شده است.

همراه با اطلاعات عنصر توده ای هندسی، باید امپدانس وابسته به فرکانس عنصر را مشخص کنیم.
با توجه به برانگیختگی این مدل، می‌خواهیم چهار خط انتقال از امپدانس‌های شناخته‌شده متصل بین خطوط و صفحه زمین را شبیه‌سازی کنیم. برای این کار می توانیم از ویژگی Lumped Port استفاده کرده و نوع را روی User defined قرار دهیم. ویژگی Lumped Port تقریباً مشابه ویژگی Lumped Element در استفاده و عملکرد است، تنها در این تفاوت که اجازه می دهد یک تحریک اعمال شود و پارامترهای S نظارت شوند.

تجزیه و تحلیل منحنی های پراکندگی با کامسول

نوع پورت توده‌ای را می‌توان روی Circuit نیز تنظیم کرد، که اجازه می‌دهد ترکیب پیچیده‌ای از عناصر مدار توده‌ای از طریق رابط مدار الکتریکی به مدل وارد شود. برای یک

مدل دامنه فرکانس، با استفاده از نوع Circuit از نظر عملکردی با استفاده از ویژگی Lumped Element با امپدانس وابسته به فرکانس که توسط کاربر تعریف شده است، یکسان است. از طرف دیگر، برای یک مدل دامنه زمانی، باید از رابط مدار الکتریکی برای اضافه کردن خازن ها یا اندوکتانس ها استفاده کنید.

از نظر راه اندازی، ما باید از شرایط مرزی مدل خود آگاه باشیم. ما فقط بخش کوچکی از برد و خطوط انتقال را مدل‌سازی می‌کنیم و فرض می‌کنیم که محیط اطراف رفتار را تحت تأثیر قرار نمی‌دهد. یعنی هر گونه تداخل سازه های اطراف را نادیده می گیریم. ما انتخاب می کنیم که مدل خود را در یک جعبه هوای بزرگتر با شرایط مرزی رسانای مغناطیسی کامل در امتداد بیرون قرار دهیم و یک محفظه عایق را شبیه سازی کنیم.

ارزیابی نتایج

پس از حل این مدل در فرکانس کاری 100 کیلوهرتز، می توانیم پارامترهای S را ارزیابی کرده و جریان ها را در هادی ها مانند تصویر زیر رسم کنیم. اثر پوسته و تقسیم جریان را بر اساس بزرگی جفت خازنی وارد شده توسط عناصر توده ای مشاهده کنید. این تأیید می کند که ما یک مسیر جریان را به مدل خود در سراسر سطوح عناصر توده ای وارد کرده ایم.