PCB技術 - PCBにおけるデカップリングコンデンサの設計に関する議論

バイパスとデカップリングは、1つの回路から別の回路への有用エネルギーの伝達を防止し、ノイズエネルギーの伝送経路を変更することによって、配電網の品質を改善する。それは3つの基本的な概念を持っています：電源、グランドプレーン、コンポーネントと内部層の電源接続。

デカップリングは、F 1の電源側からのRFエネルギーの転送である 高周波PCB デバイスが高速でオン／オフするとき、配電網への装置. デカップリングコンデンサも、デバイスおよびコンポーネントのためのローカルDCソースを提供する, これは、プレート間の電流伝搬におけるサージスパイクを低減するのに有用である.

デジタル回路やICコントローラ回路では、パワーデカップリングを行う必要がある。コンポーネント・スイッチがDCエネルギーを消費するときに、コンデンサを切り離すことのない配電網の過渡スパイクは、生じる。これは、電源網に一定のインダクタンスがあり、デカップリングコンデンサはインダクタンスまたは非常に小さなインダクタンスのないローカル電源を提供することができるからである。電圧を一定の基準点に維持することにより、素子とリモート電源との間の大きな逆流領域の代わりに高速スイッチング電流のためのループ面積を提供するので、デカップリングコンデンサは、不完全な論理変換を防止し、ノイズ発生を低減する。

PCBのデカップリングコンデンサは、電流ループ面積を大幅に低減することができる。デカップリングコンデンサの別の機能は、ローカルエネルギー貯蔵源を提供することであり、これは電源の放射経路を減らすことができる。回路内のRFエネルギーの発生はI . sub . AとAに比例する。Aはループの面積であるFは電流の周波数である。電流および周波数がデバイス選択の間、決定されるので、放射線を減らすために電流のループ領域を減らすことは重要である。デカップリングコンデンサを有する回路では、電流は小さなRF電流ループ内で流れ、RFエネルギーを減少させる。小ループ領域は、デカップリングコンデンサを配置することによって得ることができる。

同図に示すように、τuは、接地線上のL≒di／dtのノイズであり、デカップリング容量が流れる。このデルタUは基板上の接地構造と配電系統からのコモンモード電圧を回路基板全体に駆動する。したがって、ΔUの減少は、接地インピーダンスに関連し、デカップリングコンデンサの使用および位置に関係する。

デカップリングは、信号ラインと電力線との間の、そして、プレーン間の低インピーダンス電源を提供することによって、物理的および時間的制約を克服する方法でもある。周波数が高くなると、周波数が高くなるにつれて、デカップリングコンデンサのインピーダンスが低くなり、高周波ノイズが信号線から効果的に放出され、残りの低周波数放射エネルギーが影響を及ぼさない。デカップリングコンデンサの原理によれば、電力線からエネルギーを吸収することが困難である場合、エネルギーの大部分はデカップリングコンデンサから得られるので、デカップリングコンデンサの役割に完全な遊びを与え、同時に、電力線上のdi／dtノイズがより小さくなる。このようにして、電力線のインピーダンスを人工的に増加させることができる。

IC電源ライン上にフェライトビーズを直列に接続するのが一般的である。フェライトビーズは高周波電流に大きなインピーダンスを示すので、電源のデカップリング容量の影響が大きくなる。

バイパスは、構成要素またはケーブルからの不必要なコモンモードRFエネルギーのドレインである。その本質は、脆弱な領域から離れて不要なエネルギーを排出する交流バイパスを作成することです。また、フィルタリング機能を提供します。そのフィルタの能力は明らかにそれ自身の帯域幅によって制限されます。バイパスは、フィルタ設計として集合的に参照されることがある。バイパスまたはフィルタリングは、通常、電源およびグラウンド間、信号およびグラウンド間の、または、異なるグランドの間で印加される。デカップリングとは違う。しかし、キャパシタの使用は同じであるので、コンデンサについて通常説明される特性は、分離およびバイパスに適用される。

エネルギー貯蔵は、使用される信号ピンが同時に容量負荷の下でオンオフされるときに、一定の直流電圧および電流をデバイスに供給するために使用される。それも、装置のdi / dt波のために力低下を防止します。デカップリングが高頻度カテゴリーであるならば、エネルギー貯蔵は低周波カテゴリーとして理解されることができます。