マイクロ波技術 - 回路基板のスルーホールインダクタンスの解析

デジタルCIR用イットボード デザイン, スルーホールのインダクタンスは、キャパシタンスよりも重要である. 各々のスルーホールは、寄生中心の誘導子を有する. 貫通孔の小さな固体構造のため, その特性は、非常に画素集中回路素子である. スルーホール直列インダクタの主な効果は、電源バイパスキャパシタの有効性を低減することである, これは、全体の電力供給のフィルタリング効果を悪化させる.

バイパスコンデンサの目的は、2つの電力面を共に短絡することである 高周波 板. 集積回路がポイントAで電源およびグランドプレーンの間で接続されると仮定される場合, 点Bに理想的な表面実装バイパスコンデンサがある. The 高周波 チップ溶接部におけるVCSと接地面のインピーダンスはゼロとなる.

しかし、これはそうではありません。コンデンサをVCCおよびグランドプレーンに接続する各々の接続スルーホール・インダクタは、小さいが、測定可能なインダクタンスを導入する。このインダクタンスの大きさは近似的である。

ここで、L =スルーホールインダクタンス、NH

スルーホールの長さ

スルーホールの直径

上記式は対数を含んでいるので、貫通孔の径の変化はインダクタンスにほとんど影響を及ぼさないが、貫通孔の長さの変化は大きな変化をもたらす。

1 nsの立ち上がりエッジ速度を持つ信号に対するスルーホールの誘導リアクタンスまずインダクタンスを計算します。

h = 0.063（貫通孔長）

D＝0.016（貫通孔径）

T 10～90 %= 1.00（立ち上がりエッジ速度、NS）

シャント 高周波 チップからの電流. 3.8オームは十分に低くない. Also keep in mind that the bypass capacitor is usually connected to the ground plane through a hole at one end and also to the + 5V plane through a hole at the other end, 従って、インダクタンスの効果は2倍になる. バイパスコンデンサは、図1の側面に取り付けられる 板 その影響を減らすために電源とグランドプレーンに最も近い. 最後に, コンデンサとスルーホールの間のどんなリードも、より多くのインダクタンスを加えます. これらの電線は、常にできるだけ広くなければならない.

ソースとグラウンドとの間に複数のバイパスコンデンサを使用することにより、非常に低いインピーダンスを得ることができる。ディジタル製品については，電源と接地面がゼロインダクタンスを持つ理想的な導体であると仮定した。バイパス容量とそれに関連する配線とスルーホールインダクタンスのみを考慮した。特定の範囲では、すべてのバイパスコンデンサは並列に動作し、電源と接地との間のインピーダンスを低減する。この効果の実効半径は1／12であり、1は立ち上がりエッジの電気長である。直径の1 / 6まで、すべてのコンデンサは集合的に集中回路として機能する。

における1 nsの立ち上がりエッジの伝搬長 FR - 4材料 は約1 = 6 inです. この例では, グリッド間隔が1より大きいコンデンサ/12 = 0.5 inはどんな利益もありません.

電源のバイパスコンデンサでは、立ち上がり時間が短くなるほどバイパスが難しくなる。立上り時間が短くなると有効半径は小さくなる。実効半径のコンデンサ数は立ち上がり時間の2乗で減少する。

これは包括的な問題だ. 上昇時間が減少するにつれて, ディジタル旋削周波数が増加する, 各スルーホールの誘導リアクタンスが増加するように. その結果は、与えられた周波数で動作するバイパスコンデンサの特定の構成のためである, この効果は、立ち上がり時間を半分にしたときに. 比例基準に従って, つの操作から得られる経験 高周波ボード 範囲は、新しい動作周波数範囲に容易に移されることができます.