·上一文章：接地问题大全
·下一文章：提升芯片投制设计的进度估算
问：导线的电感是怎么一回事?
答：导线和印制线路板导电带的电感在较高频率时是不能忽略的。为了计算直导 线和导电带的电感，这里介绍两个近似方法。
例如1 cm长，025 mm宽的导电带形成的电感为10 nH，见图135。
导线电感=00002Lln2LR-075 μH
例如：长1 cm外径05 mm的导线电感量为726 nH (2R=05 mm,L=1 cm)
导电带电感=00002Lln2LW+H+02235 W+HL+05μH
例如：长1cm宽025 mm印制线路板导电带的电感为959 nH( H=0038mm,W=025 m m,L=1 cm)。
图135 导线和导电带在高频条件下形成的电感
但是感抗与切割感应回路的寄生通量及感应电压相比通常小得多。回路面积必须被减到 最小，因为感应电压正比于回路面积。在线路接线使用双绞线时这一点很容易做到，见图13 6(a)。
在印制线路板中，引线和返回路径应该靠近。很小的布线变化常常会把影响降到最 小，见
源A耦合到低能量回路B。
减少回路面积或增大耦合回路之间的距离将使影响减到最小。通常把回路面积减到最小并且尽可能增大耦合回路之间的距离。有时需要磁场屏蔽，但 费用很高且容易发生机械故障，所以尽量避免使用。
问：在“应用工程师问答”中，经常提到集成电路的非理想行为。对于使用类似 电阻器这样的简单元件应该轻松一点儿，请你解释一下接近理想元件的情况。
答：我只是希望电阻器是一种理想元件，但电阻器引线端的不长的小圆柱作用恰 恰类似一种纯电阻。实际电阻器还包含虚部电阻分量——即电抗分量。大多数电阻器都具 有 与其电阻并联的小电容(典型值 1～3 pF)。 虽然有些薄膜电阻器，在其电阻性薄膜中进 行螺旋槽式切割，多半是电感性的，其感抗为几十或几百纳亨(nH)，见图137。 当然，线绕电阻一般是电感性的而不是电容性的(至少在低频情况下是这样)。线绕电阻 器毕竟是由线圈构成的，所以线绕电阻器具有几微亨(μH)或几十微亨的电感 这是很平常的，甚至所谓“无电感”线绕电阻(其中有一半匝数线圈按顺时针方向缠，另一半线
图137 实际电阻的电抗作用
圈按照逆时针方向缠，以便使两半线圈产生的电感互相抵消)也有1 μH或更大的剩余电感 。对于大约在10 kΩ以上的高阻值线绕电 阻，剩余电阻多半是电容性的而不是电感性的，而且其电容量高达 10 pF， 高于标准薄膜或合成型电阻器的电容量。当设计含有电阻器的高频电路时一定要认真地考虑 这种电抗。
问：但你所介绍的许多电路都是用于直流或频率很低的精密测量，杂散电感和杂散 电容在这种应用中没有关系，对吗?
答：对。由于晶体管(不论是分立的晶体管还是集成电路内部的晶体管)都有很宽 的频带宽度，所以 当这种电路末端是电抗性负载时，在几百或几千兆赫频带内有时可能出现振荡。与振荡 有关系的偏移和整流作用对低频精度和稳定性都会有坏的影响。
更糟的是，这种振荡在示波器上可能看不到，这或者是由于示波器带宽与这种被测的高 频振荡带宽相比太低，或者由于示波器的探头的电容量足够停止这种振荡。最好的方法是采 用宽频带(低频至15 GHz以上)频谱分析仪来检验系统有没有寄生振荡。当输入在整个动态 范围变化时，应该做这种检查，因为寄生振荡有时出现在输入频带很窄的范围内。
问：对于电阻器的电阻还有些什么问题吗?
答：电阻器的电阻不是固定的，而是随温度变化的。温度系数(TC)从几个ppm /°C(每摄氏度百万分之一)变化到几千个ppm/°C。最稳定的电阻器是线绕电阻器或金属膜 电阻器，最差的电阻是合成碳膜电阻器。
大的温度系数有时很有用(以前的“应用工程师问答”中曾提到如何利用+ 3500 pp m/°C电阻器来补偿结二极管特性方程中的kT/q)。但一般说来电阻随温度变化可能成为精密 电路中的一项误差源。
如果电路的精度取决于具有不同温度系数的两个电阻器的匹配，那么在一个温度条件下 不论匹配得多么好，在另一个温度条件下都不会匹配。即使两个电阻器的温度系数匹配，也 不能保证它们保持在相同的温度。由内部功耗产生的自热或从系统某一热源传导的外部热量 都 会造成温度的失配，从而产生电阻。即使是高质量的线绕电阻器或金属膜电阻器受温度影响 产生 的失配误差也有几百个(或者甚至几千个)ppm／℃。显而易见的解决方法是使用的两个电阻 器在制造时使 它们都非常靠近同一个基体，这样不论什么时候都能很好地达到系统精度匹配要求。这种基 体 可以是精密模拟集成电路的硅片，或者玻璃片或者金属薄膜。无论是哪种基体，这两个电阻 器在制造期间都匹配得好，具有匹配优良的温度系数，而且处于几乎相同的温度(因为它 们非常靠近)。
问：在对数电路设计中，常使用AD538实时模拟计算单元(ACU) ，其中需要“kT/q补偿电阻”。请解释一下?
答：AD538的接线方法如图138所示，V BE 是硅二极管PN结两端间的电压， 等于(kT/q)ln(I/I REF )，其中I为PN结二极管的电流， I REF 为反向饱和电流， k/q为玻尔兹曼常数与一个电子电荷电量之比(约为1/11605 K/V)，T为开氏绝对温度。 虽然使用相似的等温结对来消除反向饱和电流受温度的影响，但是温度电压当量kT/q仍 与温度有关。为消除应用中这种温度依赖性，必须在增益与PN结
图138 AD533接线图
的绝对温度成反比的电路中 采用对数电压。在20°C附近的合适温度范围内，在上述电路中选用1 kΩ增益电阻，可得到 大约3 400 ppm/°C的正温度系数。
