Spolen - en passiv komponent

Här kan man undersöka en spole eller en drossel i en frekvenssimulator. Enlagriga spolar brukar kallas för spolar medan flerlagriga för drosslar. Förutom induktansen har en spole även en inre resistans och kapacitans. I konstruktioner som arbetar med höga frekvenser framträder dessa egenskaper tydligare.

Den inre kapacitansen blir större ju större induktans (varv) spolen har. Det gör att spolens användningsområde begränsas av resonansfrekvensen. I vissa fall måste man linda spoltråden på ett speciellt sätt för att kapacitansen inte ska bli för stor, annars kan man välja en kärna av något lämpligt material. Med en spolkärna kan man erhålla stor induktans med bara ett fåtal varv, vilket gör att både den inre resistansen och kapacitansen blir låg, vilket i sin tur leder till att resonansfrekvensen flyttas uppåt.

Även spolens inre resistans ökar med ökad frekvens på grund av yteffekten (även kallat för skinneffekt eller skinndjup), vilket sänker spolens godhetstal eller Q-värde vid höga frekvenser. Godhetstalet är ett mått på hur benägen en spole är att självsvänga. Om spolens inre resistans vore noll så skulle spolen kunna självsvänga i evigheter, vilket i sin tur skulle resultera i ett oändligt stort godhetstal.

Under dimensioneringens gång kan man välja att mata in alla parametrar manuellt eller så kan man bygga en egen induktans genom att låta programmet beräkna olika spoldata via fyra valbara alternativ. Data gällande induktansens ben måste alltid anges annars kan inte yteffekten beräknas. Diametern på benen ska då motsvara spoltrådens diameter!

Komponentens impedansförhållande kan studeras i en frekvensgraf. Denna talar om vilken impedans en komponent har vid en viss frekvens. Spolens impedans ökar med stigande frekvens tills man når resonansfrekvensen.

Några tumregler för enlagriga HF-spolar och för att erhålla ett högt Q-värde

Flerlagriga spolar eller drosslar lämpar sig bäst för lägre frekvenser. Om hög tillförlitlighet ska erhållas i beräkningarna bör den vara kort. Den inre kapacitansen kan inte beräknas för en drossel men hittar man ett sätt att mäta drosselns resonansfrekvensen så kan den inre kapacitansen enkelt beräknas.

Ett sätt att avläsa resonansfrekvensen är att mata drosseln med en fyrkantvåg eller med ett fyrkantpulståg. Drosseln ringer för varje flankändring. Dessa ringningar eller självsvängningar är sinusvågor som gradvis ebbar ut (lång självsvängningstid tyder på ett högt godhetstal). Om man med ett oscilloskop lyckas zooma in en sådan ringning så kan man mäta periodtiden för en sinussvängning. Denna tid inverterad ger drosselns resonansfrekvens. Det är viktigt att frekvens- eller pulsgeneratorn kan driva drosseln mot noll eller ned mot minus helt och hållet, alltså att frekvensgeneratorn har låg egenresistans.

HF-trådar används om bara en liten induktans önskas. Vanligtvis räcker det med en trådstump för att uppnå en betydande induktans. Finns det ett jordplan i närheten så sjunker induktansen. Ju närmare tråden befinner sig jordplanet desto lägre blir induktansen. Det som beräknas i programmet är en tråd som löper parallellt längst jordplanet och där ena änden av tråden är förbunden med denna.