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PCB技術
PCBレイアウトにおける寄生容量入門
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PCBレイアウトにおける寄生容量入門

PCBレイアウトにおける寄生容量入門

2021-11-11
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Author:Downs

エー PCBボード 並列接続された複数の導体で構成される, 跡のような, 絶縁物によって隔てられる. これらのトレースは、誘電体材料と共にコンデンサを形成する, 不要な寄生容量または浮遊キャパシタンス効果をもたらす.

PCB内の寄生素子は、寄生容量、寄生抵抗、寄生インダクタンスであってもよい。トレースが近接するとき、寄生容量効果は特に高周波ボードにおいて顕著である。この効果は完全に不要であり、デバイスの機能に影響します。これは、クロストーク、EMI、および信号の整合性などの問題を引き起こす可能性があります。PCBレイアウトを設計するとき、高周波、高データレート、および混合信号ボードを扱うPCB設計者は、寄生容量とインダクタンス効果を考慮しなければならない。

以下のセクションでは、寄生容量の定義と回路基板への影響を理解する。

PCBの寄生容量は何ですか?

しっかりと置かれる PCB導体 仮想キャパシタを形成する, これは寄生容量効果を生成する.

寄生容量または浮遊容量は、誘電体によって分離された2つのトレース間に形成される仮想キャパシタの結果である。それは、電流を運ぶトレースが接近しているときに生じる電位差を原因として発生する。詳細については、PCB設計におけるライン電流容量の役割をお読みください。

PCBボード

導体が適切に絶縁されるならば、この影響は可能でさえあります。理想的な回路がないので、寄生容量を回避することができない。

コンデンサの充電および放電サイクル。

寄生容量は、導体の固有の特性である。単位電位変化あたりの記憶量です。寄生容量の計算式はC=Q/Vであり、Cはファラッドのキャパシタンスであり、Vは電圧Vであり、QはCoulombsの電荷である。

時間とともに変化しない一定の電気信号については、dv/dt=0であり、これは電位の変化がないことを意味するしたがって、i=0となる。

回路ループにコンデンサがある場合、dv/dtは固定値に収束する。そのため、私は0度を目立たせる。

微量静電容量計算

平行板コンデンサの容量はC=(Ka/11.3 d)PFで与えられる。ここで、Cはキャパシタンス、AはCM 2のプレートの面積、Kはプレート材の比誘電率、DはCMのプレート間距離である。

高周波数におけるPCB寄生成分のモデル化

寄生容量効果は高周波回路基板の問題である。低周波数の動作では、システムの機能に実際に影響を与えないので、寄生成分を無視することができる。回路基板上の各パッドは寄生容量を有し、各トレースは寄生インダクタンスを有する。パッドはまた、IR損失を刺激する寄生抵抗を増加させる。PCB、ベアボード、PCBA、アセンブリボード、およびコンポーネントパッケージ内の導体、特に表面実装デバイス(SMD)の間に寄生容量が存在することがある。

固有のキャパシタプレートは電位差を有するので、電流が流れる機会がある。電荷がコンデンサ板の間に記憶されるかどうかは問題ではない電位差があるまで電流は流れません。この電位差が増加すると、信号の完全性に悪影響を及ぼす所望の信号経路に対して負荷への電子の流れの対応する減少を観測することができる。

浮遊容量と寄生容量の違いは何か?

浮遊容量という用語は、しばしば寄生容量と相互に交換可能に使用される。しかしながら、寄生容量は回路動作を妨げることを示し、浮遊容量は不要なキャパシタンスの導入方法を示す。

浮遊容量とは何か

つのPCB導体間に形成された仮想容量と、周囲環境の影響により、浮遊容量は常に検出されない。したがって、浮遊容量と呼ばれる。

PCBにおける寄生抵抗とは何か

寄生抵抗は、トレースに沿って直列に接続されるかまたは伝導の要素間のシャントとして存在する。

PCBの寄生インダクタンスは?

寄生インダクタンスはトレースに沿って存在する。そして、実際のインダクタのように、電気エネルギーを記憶して、消散する動作を示す。すべての導体は誘導性であり、高周波数では、比較的短いワイヤ又はPCBトレースのインダクタンスは重要である。

寄生容量効果は、クロストークとノイズ、出力からのフィードバック不良、および共振回路の形成である。したがって、全体的なPCB設計、特にレイアウトに注意を払わなければならない。他のコンダクターの隣にコンダクターを置くとき、良いレイアウトは非常に注意して行われなければなりません。

寄生素子は、パッケージリード、長いトレース、接地パッド、電源プレーンへのパッド、およびビアとの相互作用を含むパッド対ラインキャパシタによって形成されるインダクタンスを含む。寄生素子として寄生素子を理解し、回路性能に脅威をもたらす。不必要で避けられないが、同時に制御可能である。

高速回路では、ピコファラドの数分の1が回路性能に影響するのに十分である。例えば、反転入力における1 pFの寄生容量は、周波数領域で2 dBのピークを生じる。1 pfを超えると不安定と振動を起こす。

コンデンサは、低周波数およびDCシグナルをブロックして、電子回路100において、高周波シグナルを通過する. This characteristic of capacitors passing high-frequency signals (the speed at which capacitors discharge is another reason they are used to replace much slower batteries) is the cause of stray capacitance problems in high-speed circuits. 導体用, 浮遊静電容量はEMIまたは雑音を導入できる, ワイヤとケーブルに沿って伝搬したり、隣接する隣接するトレースに転送することができる. 通常, 浮遊キャパシタンスを除去することは不可能である. にもかかわらず, この状況を緩和する効果的な方法があります PCBレイアウト レベル.

並列ルーティングを避けてください:並列にルーティングするとき、2つの金属の間に最も大きな領域があります。