Os componentes eletrônicos apresentam uma diferença entre suas características ideais e reais. Essa diferença é devida aos elementos parasitas e componentes resistivos presentes nos componentes reais. Por exemplo, um capacitor ideal mantém uma capacitância constante em qualquer frequência, mas um capacitor real possui indutância parasita e resistência de corrente contínua, o que altera suas características.
Essa diferença é muito importante durante o projeto de circuitos eletrônicos. As características não ideais podem ter um impacto inesperado no funcionamento geral do circuito. Para garantir simulações de alta precisão e um projeto confiável, é necessário modelar e prever com precisão o comportamento desses componentes.
Neste artigo, explicaremos como determinar os parâmetros do circuito equivalente de um capacitor SMD usando o QucsStudio. Dominar esta técnica permitirá melhorar a precisão das simulações e aumentar a confiabilidade do projeto de circuitos.
Etapa 1: Obtenção dos parâmetros S do componente real
Primeiro, mediremos as características do componente real. Neste exemplo, usaremos um capacitor cerâmico multicamadas (MLCC) de 100 pF de tamanho 0,6 x 0,3 mm.
- Medição da característica S12: Usando um analisador de rede, medimos a impedância do capacitor em função da frequência. Essa medição permite compreender em detalhes o comportamento real do capacitor.
- Importação dos dados: Os dados medidos são exportados como um arquivo S-parameters no formato Touchstone e importados para o QucsStudio. Isso permite usar os dados medidos nas simulações.
Etapa 2: Verificação dos parâmetros S
Exiba os parâmetros S obtidos no QucsStudio e construa um circuito conectando uma linha de transmissão em paralelo com o terra (GND).
1.Criação do circuito equivalente do componente real: Abra o QucsStudio e crie um novo esquema de circuito. Primeiro, escolha o componente de parâmetros S na biblioteca “system components” e crie o seguinte circuito.
2.Execução da simulação dos parâmetros S: Realize uma simulação dos parâmetros S na faixa de frequência de 100 MHz a 3 GHz com o circuito configurado.
A impedância do capacitor é expressa pela seguinte fórmula. Isso significa que, conforme a frequência aumenta, a impedância diminui, causando uma atenuação do sinal.
No entanto, ao observar os parâmetros S medidos, verifica-se que até 1 GHz a atenuação ocorre conforme o esperado, mas além disso, a atenuação é menor. Isso mostra que as características do capacitor real diferem das de um capacitor ideal.
Etapa 3: Criação do circuito equivalente
As características do componente real diferem das de um capacitor ideal devido à presença de componentes indutivos e resistivos. Siga as etapas abaixo para criar um circuito equivalente do componente real, incluindo esses componentes.
Criação do circuito equivalente do componente real: O componente capacitor do QucsStudio possui um recurso para incluir componentes resistivos. Use este recurso para representar os componentes resistivos e adicione os componentes indutivos ao circuito equivalente para criar o modelo real do capacitor.
Use este circuito equivalente para ajustar os componentes indutivos e resistivos e encontrar os valores que correspondem às características do componente real.
Etapa 4: Verificação e análise dos resultados
Use o recurso “Tune” do QucsStudio para ajustar o valor da indutância e encontrar um valor que corresponda às características de frequência do componente real.
Referindo-se ao gráfico, identifique o ponto de ressonância correspondente e confirme que o valor da indutância é de 0,2739 pF.
Em seguida, determine o valor do componente resistivo. Dê um duplo clique no componente L1 para abrir suas propriedades e insira um valor na seção de resistência série.
No caso dos capacitores SMD, a resistência é geralmente configurada na faixa de 0,1 a 0,2 Ω, mas determinamos que o valor ideal para este componente é de 0,18 Ω. Assim como na indutância, use o recurso “Tune” para ajustar o valor da resistência e obter o melhor resultado.
Conclusão
Conseguimos extrair os parâmetros do circuito equivalente de um capacitor SMD usando o QucsStudio.
Este método permite compreender com precisão o comportamento dos componentes e realizar projetos de circuitos mais confiáveis. Usando essa técnica, é possível fazer simulações precisas com base em dados medidos, o que melhora a qualidade do projeto.
Esperamos que este guia ajude a aprimorar suas habilidades em projeto e simulação de circuitos eletrônicos.
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