تحقیق بسیار کامل در مورد سلفهای ساخته شده با تکنولوژی MEMS
56 صفحه در قالب word
فهرست مطالب
- مقدمه 1
- سلفهای ساخته شده با تکنولوژی MEMS 1
- اندوکتانس خودی و اندوکتانس متقابل .. 3
- مدلسازی سلف .. 4
- ضریب کیفیت سلف 6
2-3-1- تاثیر مقاومتهای اهمی ساختار . 7
2-3-2- تاثیر خازنهای پارازیتی ساختار .. 8
- مکانیزم تلفات در سلفها . 9
- رسانایی محدود سلف . 10
- مقاومت اهمی بستر (Substrate) .. 11
- انواعسلفهای ساخته شده با تکنولوژی MEMS .. 11
3-1- نوع Meander . 12
3-2- نوع Spiral 13
3-3- نوع Solenoid . 14
3-4- نوع Toroidal 15
- سلفهای متغییرساخته شده با تکنولوژی MEMS 15
- رویکردها برای بهبود ضریب کیفیت .. 22
5-1-اثرات مقاومت ویژه زیر لایه .. 22
5-2- اثرات فاصله هوایی . 23
5-3- اثرات ضخامت فلز هادی . 26
5-4- اثرات طول نوار 27
5-5- اثرات تعداد دور .. 28
5-6- اثر موقعیت مسیر رفت و برگشت جریان در هر دور سلف 29
5-7- اثر شکل هندسی ساختار .. 31
5-8- اثرات هسته مغناطیسی 32
- مقایسة انواع سلف های ساخته شده با تکنولوژیMEMS .. 33
- کاربرد سلفهای ساخته شده با تکنولوژیMEMS .. 37
- شبیه سازی سلف های ساخته شده با تکنولوژی MEMS . 45
مراجع .. 51
1-مقدمه
با پیشرفت تکنولوژی و ارائه طرحهای مدرن در صنعت مخابرات، ادوات پسیو مانند سلف و خازن نقش مهمی را دردنیای الکترونیک ایفا می کنند. استفاده سلف ها در اسیلاتورهای LC به عنوان هسته اصلی مدارات فرستنده گیرنده نقشی حیاتی است.مقدار اندوکتانس و ضریب کیفیتQ، دو پارامتر بسیار مهم در سلف هاست.به دلیل مقدار اندوکتانس و ضریب کیفیت Q پایین، تلفات مقاومتی بالا و فرکانس مرکزی پایین، استفاده از تکنولوژی MEMS به جای ترکیباتp-n در طراحی سلف ها گزارش شده است که نتایج، حاکی از بهبود کارایی آن نیز می باشد.
در فرکانسهای بالا ترکیبات مغناطیسی به شدت جریان eddy و تلفات هیستریزیس در هسته مغناطیسی را افزایش میدهد. تکنیکهای MEMS چندین روش مختلف برای بهبود عملکرد سلف در فرکانسهای بالا ارائه میدهد. هسته مغناطیسی و هادی ها با ضخامت و پهنای مطلوب می تواند به خوبی کارایی یک سلف را کنترل کند.
یک سیم در هر مدار RF دارای سه مشخصه می باشد:مقاومت، خازن و اندوکتانس که در مجموع باعث تأخیر در انتقال سیگنال میشود. همچنین به دلیل اثرات القایی و خازنی، نویز نیز میتواند تولید شود. بنابراین ارائه یک مدل برای سلف که به شدت متأثر از پهنا، طول و ضخامت هادی می باشد کار ساده ای نیست.در ادامه به بررسی انواع سلف ها که در مدارهایRF ارائه شده می پردازیم.
2-سلفهای ساخته شده با تکنولوژی MEMS
یک سلف مداری است که قابلیت تولید ولتاژ دو سر خود، با واکنش به جریان گذرنده از خود را دارد. بطوریکه در خازن، انرژی الکتریکی ذخیره می شود،سلف ذخیره کننده انرژی مغناطیسی می باشد. در واقع ولتاژ، نتیجة القای مغناطیسی در سلف می باشد. تغییر در جریان باعث تغییر در میدان مغناطیسی شده و آن نیز یک نیروی الکتریکی را سبب می شود.سلفها معمولااز یک هسته و سیم تشکیل شدهاند که بصورت دایرهای یا مارپیچ می باشند. پیچشهادر سلف برای بهبودی شار مغناطیسی و افزایش اندوکتانس در یک فضای کوچک نیاز می باشند. در کل، سیمها در یک مدار به سه روش روی ادوات موثر می باشند.
الف)سیمها خاصیت خازنی به مدار اضافه میکنند. ب) سیمها بدلیل خاصیت سلفی و خازنی و مقاومتی باعث تأخیر در سیگنالها میشوند. ج)بدلیل خاصیت خازنی و سلفی در تزویج سیمهای مختلف، نویز به مدار اضافه می کنند.
هر تغییر در جریان مدار باعث تغییر در میدان مغناطیسی می شود. براساس قانون فارادی هر تغییر در میدان مغناطیسی میدان الکتریکی راتحریک می کند و از قانون لنز این تحریک در میدان الکتریکی همواره با تغییر در جریان مخالفت میکند.
در یک اِلمان پسیو ایده ال، مقدار اندوکتانس و فاز آن در هر فرکانسی ثابت بوده و تغییر نخواهد کرد. اما در واقع مقدار المان غیر ایدهال با فرکانس تغییر خواهد کرد. بطوریکه به عنوان یک نمونه در شکل (1) مشاهده میشود ناحیهI ، ناحیه مفید برای یک القاگر می باشد زیرا دارای مقدار اندوکتانس ثابت با تغییر در فرکانس میباشد. ناحیهII مقدار اندوکتانس افزایش می یابد اما افزایش فرکانس منجر به تغییر ناگهانی اندوکتانس و تبدیل خاصیت سلفی به خازنی میشود. در ناحیه عبور از خاصیت سلفی به خازنی اولین فرکانس رزونانس اتفاق میافتد که می بایست از این ناحیه دوری کرد.
2-1-اندوکتانس خودی و اندوکتانس متقابل:
بطوریکه در شکل (1) نشان داده شده است تغییر در جریان هسته A ،میدان مغناطیسی هسته A را تغییر خواهد داد که اثر آن تولید یک ولتاژ در هستهB می باشد. نیروی الکتریکی ناشی از تغییر جریان مدار AدرسمتBبا تغییر شار مغناطیسی متناسب است. تولید پایدار ولتاژکه با میدان مغناطیسی مخالفت می کند اساس کار یک ترانسورماتور می- باشد.
تغییر جریان در یک هسته، بر روی جریان و ولتاژ هسته دیگر تأثیر میگذارد که به این اثر القای متقابل گویند. تولید این نیروی الکتریکی با قانون فارادی تشریح می شود که همواره با تغییرمیدان مغناطیسی تولید شده توسط هسته تزویج مخالفت میکند. تغییر در جریان هسته یک نیروی الکتریکی ایجاد میکند که شار مغناطیسی خود هسته را نیز تغییر میدهد و باعث ایجاد یک میدان مغناطیسی تولید شده توسط خود هسته میشود که این اثر را القای خودی گویند.
در مورد اندوکتانس یک سلفSpiral، اندوکتانس کل برابر مجموع اندوکتانس خودی به اضافه اندوکتانس القایی است. برای مثال در شکل (2) اندوکتانس القایی بین قسمت a وeبه علت عبورجریان ازآن دو قسمت است که در فرکانس و فاز ثابت میتوان آنها رابا هم جمع کرد.اگر بخواهیم یک الگوریتم برای شکل (2) بیابیم تمام خطوط موازی دارای القای متقابل بوده در نتیجه اندوکتانس متقابل برای این سلف مجموع اندوکتانس متقابل بین تمام خطوط موازی است.
2-2- مدلسازی سلف:
از آنجایی که سلفهای معرفی شده در این تحقیق دارای تعداد دور های محدود در ساختارشان هستند و از طرفی همة این ساختارها دارای ویژگیهایی مشترک می باشند میتوان از مدار معادلی برای یک دور تمام سلف ها استفاده کرد.
در واقع تفاوتها در مقدار پارامترهای این مدار معادل تاثیر داده می شود و برای ساختارهای مختلف می توان از روابط غیر خطی برای المان های آورده شده در مدار معادل استفاده کرد. مدار معادل معرفی شده برای این گونه از سلف ها با نام مدار معادل π عنوان می شود. شکل 3 این مدار معادل را نشان می دهد:
ممکن است هنگام انتقال از فایل ورد به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است
متن کامل را می توانید در ادامه دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن برای نمونه در این صفحه درج شده است ولی در فایل دانلودی متن کامل همراه با تمام ضمائم (پیوست ها) با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند موجود است
تحقیق بسیار کامل در مورد سلفهای ساخته شده با تکنولوژی MEMS
