互感的原理與計算

無論在何處，只要存在兩個電流迴路，就會有互感。一個迴路的電流產生一個磁場，而該磁場會影響第二個迴路。兩個迴路相互作用，其相互作用的係數隨距離的增加快速地減小。兩個迴路之間相互作用的係數稱為它們的互感，單位是亨利（H），或伏-秒/安培。兩個電路之間的互感耦合相當於一個連接在電路A和電路B之間的微小變壓器，如圖1.18所示。無論何處，對於兩個相鄰電流迴路的相互作用，可以看成是一個變壓器的初級和次級，從面得到互感。

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互感LM將一個噪聲電壓Y注入到電路B，按照下列規則，噪聲電壓Y與電路A中的電流變化速率成正比：Y=LM DIA/DT

迴路A中電流的快速變化導致迴路B上產生一個相當大的電壓，高速設計中互感耦合的重要性由此面來。

對於實際的耦合噪聲電壓，式（Y=LM DIA/DT）只是一個簡單的近似公式。完整的公式應該採用初級和次級電路之間的電流差，以及初級和次級線圈對電路的負載效應。關於式（Y=LM DIA/DT）的前提假設，與式的情況類似，即：

1、LM上的感應電壓遠遠小於原有信號的電壓。由此附加的LM不增加電路A的負載。在數字產品中，由感耦合產生的噪聲電壓總是比源信號小。

2、電路B中的耦合信號電流小於電路A中的電流。可以忽略電路B中小的耦合電流，並假設耦合變壓器的初級和次級的電流差正好等於IA。

3、假設與電路B的接地阻抗相比，次級的阻抗很小，只在電路B的電壓上加上耦合噪聲電壓，這個過程忽略了互感和次級電路之間的相互作用。

與互容類似，數字電路中的互感，通常導致電路之間不必要的串擾。

圖1.19舉例說明了互感耦合起作用的過程：

1、迴路A中的任何電流都會產生一個磁場能量圖。迴路中的電流越強，存儲在迴路A周圍單位空間中的電磁能越大。

2、我們可以通過迴路B所包圍的總面積計算來自迴路A的總磁場強度。迴路B的面積上的總磁場強度，稱為B的磁場通量，它最迴路A和迴路B的距離、其實際比例以及相對方向的一個函數，並且直接與A中的電流成正比，A中的電流越大，B的磁通量也越大。

3、迴路A中電流的變化會相應成比例地改變通過迴路B的磁通量。

4、法拉第定律告訴我們，迴路B中的感應電壓與通過迴路B的磁通量變化率成正比。

把1至4的概念結合起來，會發現迴路B中的感應電壓與迴路A中的電流變化率成正比，該比例常數稱為電路A和B之間的互感。

因為磁場是個矢量，迴路B翻轉將導致耦合磁通的極性發生反向。耦合的噪聲電壓極性也發生反向。迴路A的翻轉將導致同樣的結果。如果使迴路B與磁場的磁力線方向平行，將導致通過迴路B的總磁通量為零，且耦合噪聲也為零。與互容耦合不同，互感耦合有可能產生一個與驅動信號極性相反的串擾，它對環路的方向同樣非常敏感。