Technologie PCB - Introduction aux capacités parasites dans la disposition PCB

Une carte PCB est composée de plusieurs conducteurs connectés en parallèle, tels que des traces, séparés par un isolant. Ces traces forment avec le matériau diélectrique un condensateur provoquant des effets capacitifs parasites ou parasites indésirables.

Les éléments parasites dans le PCB peuvent être des capacités parasites, des résistances parasites et des inductances parasites. L'effet capacitif parasite est particulièrement accentué dans la lame haute fréquence lorsque les traces sont proches. Cet effet est totalement inutile et peut affecter le fonctionnement de l'appareil. Cela peut entraîner des problèmes tels que la diaphonie, l'EMI et l'intégrité du signal. Les concepteurs de PCB qui travaillent avec des cartes à haute fréquence, à haut débit de données et à signaux mixtes doivent tenir compte des effets capacitifs et inductifs parasites lors de la conception d'une disposition de PCB.

Dans la section suivante, nous verrons la définition de la capacité parasite et son impact sur la carte.

Quelle est la capacité parasite dans un PCB?

Les conducteurs PCB placés étroitement forment un condensateur virtuel, créant ainsi un effet capacitif parasite.

Les capacités parasites ou parasites sont le résultat d'un condensateur virtuel formé entre deux traces séparées par un diélectrique. Il se produit en raison de la différence de potentiel générée lorsque la trace de courant porteur est proche. Pour en savoir plus, lisez le rôle de la capacité de courant de ligne dans la conception de PCB.

Cet effet est même possible si les conducteurs sont correctement isolés. Comme il n'y a pas de circuit idéal, les capacités parasites ne peuvent pas être évitées.

Cycles de charge et de décharge dans les condensateurs.

Les capacités parasites sont des propriétés intrinsèques des conducteurs. C'est la quantité de stockage par unité de variation potentielle. La formule de calcul de la capacité parasite est C = Q / v. où c est la capacité en farads, V est la tension en volts et Q est la charge en coulombs.

DV / DT = 0 pour un signal électrique constant qui ne varie pas dans le temps, ce qui signifie qu'il n'y a pas de variation du potentiel; Donc i = 0.

S'il y a un condensateur dans la boucle du circuit, DV / DT convergera vers une valeur fixe, c'est - à - dire que le potentiel change et qu'un courant est généré; Par conséquent, iâ 0.

Calcul de capacité de trace

La capacité d'un condensateur à plaques parallèles est donnée par c = (Ka / 11,3d) PF. Où c est la capacité, a est la surface des plaques en cm 2, K est la permittivité relative du matériau des plaques et D est la distance entre les plaques en cm.

Modélisation d'éléments parasites haute fréquence PCB.

Les effets capacitifs parasites sont un problème dans les cartes à haute fréquence. En fonctionnement basse fréquence, les composantes parasites peuvent être ignorées car elles n'affectent pas vraiment le fonctionnement du système. Chaque plot de la carte a sa capacité parasite et chaque trace a une inductance parasite. Ce plot augmente également la résistance parasite, ce qui stimule les pertes IR. Des capacités parasites peuvent être présentes entre les PCB, les cartes nues, les PCBA, les cartes assemblées et les conducteurs dans le boîtier du composant, en particulier les dispositifs montés en surface (SMd).

Comme la plaque de condensateur intrinsèque a une différence de potentiel, il y a une chance que le courant circule. Peu importe que les charges soient stockées ou non entre les plaques de condensateur; Le courant ne circule pas jusqu'à ce qu'il y ait une différence de potentiel. Une fois cette différence de potentiel augmentée, une diminution correspondante du flux d'électrons vers la charge peut être observée pour le trajet de signal souhaité qui affecte négativement l'intégrité du signal.

Quelle est la différence entre la capacité parasite et la capacité parasite?

Le terme capacité parasite est souvent utilisé de manière interchangeable avec la capacité parasite. Cependant, la capacité parasite indique qu'elle entrave le fonctionnement du circuit et la capacité parasite indique comment introduire une capacité non désirée.

Qu'est - ce que la capacité parasite?

Les capacités parasites ne sont pas toujours détectées en raison de la capacité virtuelle formée entre les deux conducteurs PCB et de l'influence de l'environnement environnant. Elle est donc appelée capacité parasite.

Quelle est la résistance parasite dans un PCB?

Les résistances parasites sont connectées en série le long des traces ou existent comme Shunts entre les éléments conducteurs.

Quelle est l'inductance parasite dans un PCB?

Les inductances parasites existent le long des traces et présentent un comportement de stockage et de dissipation de l'énergie électrique, tout comme les inductances réelles. Tous les conducteurs sont inductifs et à haute fréquence, même l'inductance d'un fil relativement court ou d'une trace de PCB est importante.

Les effets capacitifs parasites peuvent être la diaphonie et le bruit, une mauvaise rétroaction de la sortie et la formation de circuits résonants. Par conséquent, il est important de prêter attention à la conception globale du PCB, en particulier la mise en page. Lors de la mise en place d'un fil à côté d'un autre, une bonne disposition doit être effectuée avec le plus grand soin.

L'élément parasite comprend une inductance formée d'un conducteur d'encapsulation, d'une longue trace, d'un Plot à la masse, d'un Plot à un plan d'alimentation et d'un condensateur de Plot à ligne, y compris une interaction avec un sur - trou. Par élément parasite, on entend un élément parasite qui constitue une menace pour les performances du circuit. Inutile et inévitable, mais en même temps contrôlable.

Dans un circuit à grande vitesse, quelques picofarads sur dix suffisent à affecter les performances du circuit. Par example, une capacité parasite de 1 PF à l'entrée inverseuse entraînerait un pic de 2 DB dans le domaine fréquentiel. Si vous dépassez 1pf, cela entraînera une instabilité et des oscillations.

Le condensateur bloque les signaux basse fréquence et DC et délivre des signaux haute fréquence dans le circuit électronique. Cette propriété des condensateurs délivrant des signaux à haute fréquence (la vitesse à laquelle les condensateurs se déchargent est une autre raison pour laquelle ils sont utilisés pour remplacer des batteries beaucoup plus lentes) est responsable de problèmes de capacité parasite dans les circuits à grande vitesse. Pour les conducteurs, les capacités parasites introduisent des EMI, ou bruits, qui se propagent le long des fils et des câbles, ou se déplacent vers des traces voisines à proximité. En général, il n'est pas possible d'éliminer les capacités parasites. Cependant, au niveau de la mise en page PCB, il existe des moyens efficaces d'atténuer cette situation.

Évitez le câblage parallèle: lors du câblage en parallèle, la surface entre les deux métaux est maximale et donc la capacité entre eux est maximale.