互感的原理與計算方法簡介

無論在何處，只要存在兩個電流回路，就會有互感。一個回路的電流產(chǎn)生一個磁場，而該磁場會影響第二個回路。兩個回路相互作用，其相互作用的系數(shù)隨距離的增加快速地減小。兩個回路之間相互作用的系數(shù)稱為它們的互感，單位是亨利（H），或伏-秒/安培。兩個電路之間的互感耦合相當于一個連接在電路A和電路B之間的微小變壓器，如圖1.18所示。無論何處，對于兩個相鄰電流回路的相互作用，可以看成是一個變壓器的初級和次級，從面得到互感。

互感LM將一個噪聲電壓Y注入到電路B，按照下列規(guī)則，噪聲電壓Y與電路A中的電流變化速率成正比：Y=LM DIA/DT

回路A中電流的快速變化導致回路B上產(chǎn)生一個相當大的電壓，高速設(shè)計中互感耦合的重要性由此面來。

對于實際的耦合噪聲電壓，式（Y=LM DIA/DT）只是一個簡單的近似公式。完整的公式應(yīng)該采用初級和次級電路之間的電流差，以及初級和次級線圈對電路的負載效應(yīng)。關(guān)于式（Y=LM DIA/DT）的前提假設(shè)，與式的情況類似，即：

1、LM上的感應(yīng)電壓遠遠小于原有信號的電壓。由此附加的LM不增加電路A的負載。在數(shù)字產(chǎn)品中，由感耦合產(chǎn)生的噪聲電壓總是比源信號小。

2、電路B中的耦合信號電流小于電路A中的電流。可以忽略電路B中小的耦合電流，并假設(shè)耦合變壓器的初級和次級的電流差正好等于IA。

3、假設(shè)與電路B的接地阻抗相比，次級的阻抗很小，只在電路B的電壓上加上耦合噪聲電壓，這個過程忽略了互感和次級電路之間的相互作用。

與互容類似，數(shù)字電路中的互感，通常導致電路之間不必要的串擾。

圖1.19舉例說明了互感耦合起作用的過程：

1、回路A中的任何電流都會產(chǎn)生一個磁場能量圖。回路中的電流越強，存儲在回路A周圍單位空間中的電磁能越大。

2、我們可以通過回路B所包圍的總面積計算來自回路A的總磁場強度?；芈稡的面積上的總磁場強度，稱為B的磁場通量，它最回路A和回路B的距離、其實際比例以及相對方向的一個函數(shù)，并且直接與A中的電流成正比，A中的電流越大，B的磁通量也越大。

3、回路A中電流的變化會相應(yīng)成比例地改變通過回路B的磁通量。

4、法拉第定律告訴我們，回路B中的感應(yīng)電壓與通過回路B的磁通量變化率成正比。

把1至4的概念結(jié)合起來，會發(fā)現(xiàn)回路B中的感應(yīng)電壓與回路A中的電流變化率成正比，該比例常數(shù)稱為電路A和B之間的互感。

因為磁場是個矢量，回路B翻轉(zhuǎn)將導致耦合磁通的極性發(fā)生反向。耦合的噪聲電壓極性也發(fā)生反向。回路A的翻轉(zhuǎn)將導致同樣的結(jié)果。如果使回路B與磁場的磁力線方向平行，將導致通過回路B的總磁通量為零，且耦合噪聲也為零。與互容耦合不同，互感耦合有可能產(chǎn)生一個與驅(qū)動信號極性相反的串擾，它對環(huán)路的方向同樣非常敏感。