罗氏线圈的原理如何计算，用CST仿真去刨析PCB罗氏线圈

前言

罗氏线圈的工作原理

其中，H为磁场强度，I(t)为被测电流。

这个变化的磁场又会在罗氏线圈中感应出电动势。根据法拉第电磁感应定律：

其中，M为罗氏线圈的互感，di/dt是被测电流的变化率。

从公式中可以看出，感应电动势正比于被测电流的变化率，所以罗氏线圈其实就是一个微分器。如果被测电流是直流或者变化率为0，那么罗氏线圈感应电压也为0。

罗氏线圈基于CST仿真

1.3D建模

如下图，上一篇提到过：线圈匝数100匝，六层板分别是，屏蔽层，线圈层，回线层，第四层，线圈层，屏蔽层。输出电压方式差分输出。右图可以看到回线布局。

这个罗氏线圈的输出比例是1A：1V

3.自感和线圈内阻仿真

线圈内阻1.26欧姆，线圈自感为2.48uH

4.线圈自感和互感的理论计算

（1）线圈自感计算

线圈的自感是由三部分组成，线圈电感，回线电感，过孔的总寄生电感。

其中，rvia为过孔半径

罗氏线圈的自感为2.511uH，仿真和理论计算误差1.25%

（2）线圈互感计算

互感由线圈的匝数、截面形状和尺寸决定。

罗氏线圈的互感为19.67nH

比对下没有放大之前的理论计算和仿真感应电动势，误差14%，后续通过放大电路来调节线圈输出电压。

5.线圈的场分布和电磁特性

从图中可以看到，被测电流流过PCB罗氏线圈中心轴的时候，根据安培定律，会在周围环绕产生变化的磁场。变化的磁场垂直于穿过线圈截面，从而产生感应电动势。

最后总结

本文浅谈了一下罗氏线圈的原理和计算方法，并且讲了基于CST的罗氏线圈的仿真，包括感应输出，自感，内阻，场分布的仿真。将理论和仿真一一呼应。另外本文只是小编无聊好奇的时候做个简单的仿真，给大家简单科普一下解解闷。如果讲的有问题或者有疏漏，请留言给我。