在原理图和布局中的RLC电路分析
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RLC电路分析形成了用于构建和理解具有无功阻抗的线性时不变(LTI)系统的电路模型的语言。
为复杂电气系统建立电路模型需要一定的经验和远见，其中实际电路元素和寄生相结合，形成等效的RLC网络。
一旦有了系统的RLC模型，就可以使用一些基本的RLC电路分析技术来模拟电学行为。
电阻、电容器和电感组成RLC电路。
RLC电路不仅仅是电子学课程的基本电路，它们还提供了一种语言来解释任何具有无功阻抗的线性电气系统的行为。所有RLC电路都可以由电阻、电容和电感组成，可用于模拟线性时不变(LTI)系统中的电学行为。您可能想要建模的系统可能没有任何实际的电容器或电感，但它可能无论如何都表现出电容阻抗或电感阻抗。
当您需要分析一个真实的RLC电路，或者一个更复杂的电气系统(如一组传输线)的模型时，只要您能够为您的系统构建一个RLC模型，您就可以使用相同的分析工具集。您使用的RLC模型为您提供了一种简单的方法来检查电路模型中的脉冲响应、级联和传递函数等。下面是如何创建RLC模型，以及使用正确的分析工具可以在电路模型中检查哪些内容。
从PCB布局到RLC电路模型
为复杂电气系统建立电路模型需要一定的经验和远见，其中实际电路元素和寄生相结合，形成等效的RLC网络。一个真正的LTI系统可以被建模为RLC网络，因为电阻、电容和电感是描述电路中电压和电荷如何与电场和磁场相互作用的基本电路元件。
一个系统的RLC模型只有同时包含了真正的电路元件和寄生元件才算完整。当综合考虑时，寄生将在您设计的RLC网络中产生一些与理想电学行为的偏差。RLC电路分析的一部分是检查这两点的贡献，以便更好地理解真实PCB布局的电学行为。
PCB布局中的寄生
尽管我们希望原理图是PCB布局中真实电路的完美代表，但事实并非如此。寄生以无意的R、L和C元素出现在你想要的电路元件之间。这些元件结合在一起，有时以复杂的方式增加电路的总阻抗。在PCB布局中，你可以在以下区域发现不同的寄生元素:
平行导体:当两个导体平行排列时，它们会有一定的寄生电容。当导体之间存在某种非零电势时，位移电流将在它们之间流动，增加电路中的总电流。
电流回路:任何导体回路，包括具有一定阻抗的平面和导体电桥，都会有一定的寄生电感。任何交变磁场都可以在导体回路中产生电流;这可以说是最常见的原因之一低抗电磁干扰．
直流电阻:任何携带电流的导体也会有一些直流电阻，这将增加系统的总阻抗。
显然，PCB布局中的环境将一些R、L和C元素添加到原理图中的实际电路中，由此产生的电路行为可能相当复杂。从物理上讲，这些寄生现象会导致传输线阻抗、衬垫电容、通电感以及真实PCB布局中的其他众所周知的影响。一旦确定了在PCB布局中可以找到寄生的位置以及它们在RLC电路模型中的位置，就可以从原理图中运行模拟来检查电学行为。
RLC电路分析中模拟什么
SPICE模拟形成了RLC电路分析的基础，既可以提取寄生元件的值，也可以检查电学行为。作为RLC电路分析的一部分，应该执行一些基本的模拟:
瞬态分析:PCB中的实际系统由一系列输入驱动;这些不仅仅是直流或谐波交流源。在时域内模拟电路响应是RLC电路分析的核心部分。这里的目标是直观地确定通过系统的相位延迟，增益/损失，以及由于系统的无功阻抗引起的总体信号失真。
传递函数:传递函数显示RLC电路模型中的交流频率响应，可用于确定电路在特定频率下的输出。相关的模拟是零极分析，它在单个模拟中返回谐振频率和阻尼常数。
参数扫描:这个模拟是关于提取寄生和优化设计。通过迭代一个范围的值，您可以看到重要的信号指标(例如，电压或电流，信号失真，相位延迟等)是如何受到寄生或电路元件的值的影响。看一下本文，了解如何使用参数扫描提取寄生。
无论您是在布局前分析电路，还是在布局后确定寄生，都可以使用这些核心模拟来更好地理解RLC电路。
在具有多个RLC网络的电路中进行典型的频率扫描仿真的结果如下所示。对于单个RLC网络，你可能很容易就能计算出电路的谐振频率，但这在真实的RLC网络中就不那么容易了，因为可能存在寄生。在这里，我们可以很容易地看到网络中预期的谐振频率(~505 MHz)，加上网络中额外的非预期的高q谐振，在低频时具有一些复杂的带通行为。
RLC电路分析的频率扫描结果可用于进一步的电路优化。
如果你的电路是高速或高频电气系统的一部分，你经常需要为RLC网络提取s参数。一旦有了s参数，就可以将它们转换为ABCD参数，这样就很容易看到电路模型如何适应级联电路网络。使用ABCD参数是目前为止在高速和高频电路中检测脉冲响应和高频响应的最简单方法。
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