首先我来提出一个疑问:在CST 3D界面中,我在两个金属之间添加一个离散端口(discrete port),而在电路图(schematic)界面中只出现了一个端口,那么如何添加两个pin的电阻元件呢?
本期我们来浅谈一下电路图中的端口究竟为何物。
1、Port——天涯若比邻
3D界面创建的Port是连接3D界面和电路图界面的接口。
如下图所示,这里有三条PCB走线,各自串联一个port,分别为port①、port②、port③。因此在电路图界面的block上就会出现3个端口,在这里我们将其命名为pin1、pin2、pin3。
l pin1直接连接接地符号——表示PCB走线①为短路状态,在port①的位置短路
l pin2首先串联一个1nF的电容,接着串联一个0.1Ω的电阻,然后连接接地符号——AZz表示PCB走线②串联了一个1nF的电容和一个0.1Ω的电阻
l pin3 悬空,没有连接任何器件——表示PCB走线③为断路状态,在port③的位置断开
说到这里,可能就有小伙伴对上图中的接地符号产生疑问了。那么接下来解释一下CST schematic的接地符号到底是什么?
2、接地符号——远近高低各不同
在CST中,当3D与电路图结合时,电路图中的接地符号往往令人困惑。首先,如下两点,我们应当达成共识:理想地只存在于电路图中。
在3D仿真中,当导体的长度接近电磁波的波长时,金属导体上可能出现电位差。
根据上面三个示例可知,接地符号并不是PCB的GND。如下图所示,Port分别连接了两个金属,且红色箭头表示Port的方向。在这里我们可以简单地认为,Port在电路图中所产生的端口符号(如pin1)代表其中一个金属,而接地符号,则代表另一个金属(箭头指向的金属)。
3、端口子电路——只缘身在此山中
l在3D与电路图结合的仿真中,3D电磁仿真是将S参数传递给电路的,其中
lS参数不包含任何绝对电势的信息。
S参数通过理想变压器连接到电路元件。因此,每个端口在电路图上都会创建独立的、浮地的子电路。
下图就很好地解释了众多小伙伴的困惑,正所谓不识庐山真面目,只缘身在此山中。如下图所示。
1、Schematic中的Block代表3D电磁仿真得到的S参数,而每一个端口对应一个3D中的Port。
2、在电路图中每个端口内部都有一个理想变压器,因此实现了不同端口连接的子电路是相互独立,隔离的。
如图中端口1所示(左侧蓝色框中),端口1连接一个1nF的电容和0.1Ω的电阻,然后连接接地符号,而变压器也连接了一个接地符号。在左侧蓝色框中,两个接地符号是相连接的关系。因此该子电路就形成了一个回路。同时这张图也解释了文章开头的疑问。
又如图中端口2所示(图右侧),端口2连接了一个电路图中特有的external port(黄色框2)。其实在这个external port中也偷偷隐藏了一个接地符号,并且与下图右侧变压器所连接的接地符号是相连接的关系,因此该子电路就形成了一个回路。
如果小伙伴看了上面的文章,仍然对CST 电路中的端口和接地符号感到迷惑。那么也许你已经进入了一个看山不是山,看水不是水的境界。虽然不识庐山真面目,只缘身在此山中。但相信经过多次尝试,一定会豁然开朗。
(内容、图片来源:CST仿真专家之路公众号,侵删)
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