PCB技術 - PCB回路基板におけるスルーホールのインダクタンス解析

For PCBデザイナー, インダクタンス PCBビア 静電容量より重要. 各々のスルーホールは、リンクの寄生インダクタンスを有する. スルーホールの物理的構造は小さいので, 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ンスの主な効果は、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つのパワープレーンを高周波数領域で短絡することである。A点において電源とグランドプレーンとの間に集積回路が接続されているとすると、B点で理想的な表面実装バイパスコンデンサが存在すると考えられる。しかし、これはそうではありません。コンデンサをVCCおよび接地面に接続するインダクタンスを介した各接続は、小さいが測定可能なインダクタンスをもたらす。このインダクタンスの近似サイズは以下の通りです。

これらのうち、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、貫通孔長の変化は大きな変化をもたらす。

スルーホールのインダクタンスは、立ち上がりエッジ速度が1 nsの信号になる。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（孔径を通して）

T 10～90 %= 1.00（立ち上がりエッジ速度、NS）

高周波電流はチップから短絡され、3.8オームの値は十分に低くない。同時に、バイパスコンデンサの一端は通常スルーホールを介してグランドプレーンに接続され、他端はスルーホールを介して＋5 V平面に接続されているので、スルーホール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、電源およびグランドプレーンに最も近いボードの側にマウントされる。そして、それはその影響を減らすのを助ける。最後に、コンデンサとビアの間のどんなリードも、よりインダクタンスを加えます。これらの痕跡は、できるだけ広くなければなりません。

電源と接地の間に複数のバイパスコンデンサを使用することは、非常に低いインピーダンスを得ることができる。デジタル製品については、ラフなガイドラインとして、電源と接地面が理想的な導体であり、インダクタンスがゼロであると仮定する。我々は、バイパスコンデンサおよびその関連トレースおよびビアのインダクタンスを考慮する。ある範囲内では、すべてのバイパスコンデンサが並列に接続され、電源とグランドとの間のインピーダンスを低減する。この効果を生じる実効半径は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の範囲内で、全コンデンサは集合的に集中回路として機能する。

fr‐4材料中の1 nsの立ち上がりエッジの伝搬長は約1＝6インチである。この例では、キャパシタのグリッド間隔が1／12＝0.5インチより大きい場合、利点はない。

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の値も小さくなる。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。

これは包括的な質問です. 上昇時間が減少するにつれて, ディジタルコーナー周波数が増加する, これは、各ビアのインダクタンスを増加させる. 最終的な結果は、ある周波数で動作する特定の構成を有するバイパスコンデンサのためである, 時 PCB工場 上昇時間を半分にする, その効果は8回減らされる. 比基準に従って, 作業周波数範囲から得られる経験は、容易に新しい動作周波数範囲に変換することができる