משרני טבעת מגנטית הם אחד המשרנים הנפוצים ביותר, אותם ניתן לחלק לשתי קטגוריות: משרני מצב משותף ומשרני מצב דיפרנציאלי. מאמר זה מציג משראות טבעות מגנטיות במצב נפוץ.
משרני מצב נפוץ, הידועים גם כסלילי משנק רגיל. הוא מורכב בדרך כלל משני סלילים בקוטר חוט זהה ובאותו מספר סיבובים, מלופפים באופן שווה וסימטרי באותה ליבת טבעת. למשרנים במצב משותף יש אפקט דיכוי חזק על אותות במצב משותף, אך כמעט ואין השפעה על אותות מצב דיפרנציאלי.
עקרון עבודה:
כאשר אות המצב המשותף (אות ההפרעה) עובר דרך המשרן, השטף המגנטי בטבעת המגנטית מונחת זה על גבי זה, ובכך יש השראות גדולה יותר ולמעשה מעכב את האות המשותף; כאשר הסליל זורם דרך אות המצב הדיפרנציאלי (האות הנדרש), השטף המגנטי בטבעת המגנטית מבטל זה את זה, ואין כמעט השראות, כך שאות המצב הדיפרנציאלי יכול לעבור ללא הנחתה.
כיום, החומר הנפוץ ביותר עבור הטבעת המגנטית של משרן המצב הנפוץ הוא מוליכות גבוהה של אבץ מנגן, והחדירות היא 5K, 7K, 10K, 12K, 15K וכן הלאה. ככל שהחדירות המתאימה גבוהה יותר, השראות גדולה יותר באותו מספר סיבובים, אך היציבות ירודה יחסית, וההשראות משתנה מאוד בטמפרטורה גבוהה. נכון להיום, מבחינת טבעות חדירות גבוהה המיוצרות בסין, החדירות יציבה יחסית עם 5K, 7K ו-10K.
בנוסף למוליכות גבוהה של אבץ מנגן, נעשה שימוש במשרני מצב נפוץ יותר ויותר ננו-גבישיים ואמורפיים. החדירות שלהם היא בדרך כלל מעל 10K, חלקם עד 20~30K, ביצועים יציבים, לייצור של משרן מצב משותף יש יתרון ייחודי מאוד. במקרה של אותה השראות, השימוש בטבעת מגנטית ננו-גבישית ואמורפית יכול להפחית את מספר הליפוף, להפחית את כמות החוט עם האמייל ולהפחית את עלות הפיתול הידני.
למעט מאוד משרני מצב רגיל, העשויים גם הם מניקל-אבץ, יש חדירות של פחות מ-1500. למשרני מצב רגיל העשויים מניקל ואבץ יש השראות קטנה מאוד, אך הם יכולים לעבוד בתדרים גבוהים יחסית (גדולים מ-100MHZ), והן שלהם. החדירות נשארת יציבה יחסית, מה שמסייע לסינון בתדר גבוה.
בעת סלילה משרני מצב משותף, הסליל צריך לשים לב לדרישות התהליך. לדוגמה, החוט המצויר המרוכז על ליבת הסליל צריך להיזהר לא לשרוט זה את זה ולפגוע בטבעת המגנטית, למנוע קצר חשמלי בין סיבובים והתנגדות מתח ירודה, וניתן להשתמש בפיתול בינארי למוצרים עם חוטים ארוכים יחסית; יש לעטוף את הסליל ככל האפשר סביב שכבה בודדת, להפחית את הקיבול הטפילי, לשפר את ההתנגדות למתח יתר חולף, ניתן לטבול מוצרי סליל רב-שכבתי בשמן בידוד כדי להגדיל את יכולת הבידוד...
בנוסף למשרני מצב משותף עם שני סלילים נפרדים, אנו רואים לעתים קרובות משראות מצב משותף כפול ומפותל. העיקרון דומה, אך הוא יכול לדכא אות רעש גבוה במצב משותף ואות רעש במצב דיפרנציאלי נמוך בו זמנית, ולמנוע הפרעה של אות רעש במצב דיפרנציאלי נמוך באות במהירות גבוהה.
בעת בחירת משרן מצב משותף, הפרמטר החשמלי העיקרי שיש לקחת בחשבון הוא עכבת המצב המשותף, התואמת את עכבת המצב המשותף של תדר הפעולה, ככל שיותר גדול יותר טוב יותר. יחד עם זאת, עקומת תדר העכבה היא גם מדד פרמטר חשוב, ויש לשים לב במיוחד להנחתת העכבה בתדרים גבוהים.
עבור כמה יישומי אות במהירות גבוהה, יש לשקול גם את ההשפעה של עכבת מצב דיפרנציאלי על האות. עם זאת, בעבודה בפועל, עבור מקרים עם דרישות נמוכות, לא נוח ליצרנים כלליים למדוד עכבת מצב נפוץ ועכבת מצב דיפרנציאלי, ולעתים קרובות להשתמש בשראות ובערך איזון אינדוקטיבי כמדידות פרמטר חלופי.
בסך הכל, למשרני טבעות מגנטיות יש גמישות מבנית טובה, יכולת פיזור יתר של חום חזק, ביצועים מצוינים בדיכוי אותות מצב משותף, יעילות גבוהה וללא מתחרים. החסרונות שלו הם שפתח הטבעת המגנטי קטן, חלק מהמוצרים מתקשים לעבור את הטבעת, צורך בפיתול ידני, עלות עיבוד גבוהה, יעילות נמוכה, מגבילים חלק מהיישומים שלו.