Noticias de PCB - El papel de los condensadores en el diseño de PCB de alta velocidad

Parte 1: clasificación de condensadores

Los condensadores se clasifican de acuerdo con las aplicaciones en el diseño de circuitos. Los condensadores se pueden dividir en cuatro categorías:

Categoría 1: condensadores de acoplamiento AC. Se utiliza principalmente para el acoplamiento AC de señales ghz.

Segunda categoría: condensadores de desacoplamiento. Se utiliza principalmente para bloquear la fuente de alimentación de la placa de circuito de alta velocidad o el ruido de la tierra.

Categoría 3: condensadores para filtros RC activos o pasivos o redes de selección de frecuencia.

Categoría 4: condensadores para circuitos analógicos de integración y retención de muestreo.

En este artículo, discutiremos principalmente el segundo tipo de condensadores de desacoplamiento.

Los condensadores se clasifican según el material y el proceso de fabricación, y hay principalmente las siguientes formas diferentes de condensadores:

1. Condensadores cerámicos npo

2. Condensadores cerámicos de poliestireno

3. condensadores de polipropileno

4. condensadores de PTFE

5. condensadores mos

6. condensadores de policarbonato

7. condensadores de poliéster

8. Condensadores cerámicos monolíticos

9. condensadores de mica

10. condensadores electroliticos de aluminio

11. condensadores electroliticos de tantalio

En el diseño real, los condensadores que se utilizan con frecuencia son: condensadores cerámicos, condensadores electroliticos de aluminio y condensadores de tantalio por diversas razones, como el precio y la compra.

Parte 2: modelos específicos y parámetros de distribución de los condensadores

Para aplicar los condensadores de manera correcta y razonable, es natural comprender el modelo específico de los condensadores y el significado y la función específicos de cada parámetro de distribución en el modelo. Al igual que otros componentes, los condensadores reales son diferentes de los condensadores "ideales". Debido a la influencia de su encapsulamiento, materiales, etc., los condensadores "reales" tienen características de inducción y resistencia adicionales, y deben usarse condensadores "parasitarios" adicionales. Se caracteriza por propiedades de componentes o "no ideales", que se manifiestan como elementos resistivos e inductores, propiedades de almacenamiento no lineales y dieléctrico "Los modelos de condensadores se muestran a continuación. debido a que las características de los condensadores están determinadas por estos elementos parasitarios, generalmente se describen en detalle en la descripción del producto del fabricante de condensadores. conocer estos efectos parasitarios en cada aplicación le ayudará a elegir el tipo de condensadores correcto.

Como se puede ver en la imagen de arriba, el capacitor en realidad debería estar compuesto por seis partes. Además de su propio condensadores c, hay los siguientes componentes:

1. resistencia de serie equivalente ESR resr: la resistencia de serie equivalente del capacitor se compone de la resistencia del pin del capacitor y la resistencia equivalente de las dos placas del capacitor en serie. Cuando una gran corriente de CA fluye a través del capacitor, el resr hace que el capacitor disipe energía (lo que genera pérdidas). Esto tiene graves consecuencias para los circuitos de radiofrecuencia y los condensadores de desacoplamiento de energía que transportan corrientes de alta onda. Pero no tendrá mucho impacto en los circuitos analógicos de precisión de alta resistencia y pequeñas señales. Los condensadores más bajos de resr son los condensadores de mica y los condensadores de película delgada.

2. inductores de serie equivalentes esl, lesl: los inductores de serie equivalentes de los condensadores están compuestos por inductores de pin de los condensadores e inductores equivalentes de dos placas de los condensadores de serie. Al igual que el resr, lesl tiene graves problemas en entornos de trabajo de radiofrecuencia o alta frecuencia, aunque los propios circuitos de precisión funcionan normalmente en condiciones de corriente continua o baja frecuencia. La razón es que cuando la frecuencia de conversión se extiende a cientos o gigahertz, los Transistor utilizados en circuitos analógicos de precisión todavía tienen ganancia y pueden amplificar señales de resonancia con valores de inducción muy Bajos. Esta es la razón principal por la que los terminales de alimentación del circuito se desacoplan adecuadamente en condiciones de alta frecuencia.

3. resistencia paralela equivalente EPR rl: esto es lo que solemos llamar resistencia de fuga de condensadores. RL es un parámetro importante cuando se utilizan condensadores en aplicaciones de acoplamiento ac, aplicaciones de almacenamiento (como integradores analógicos y equipos de retención de muestreo) y circuitos de alta resistencia, y la carga eléctrica en los condensadores ideales debe variar solo con la corriente externa. Sin embargo, RL en el capacitor real hace que la carga eléctrica se filtre lentamente a una velocidad determinada por la constante de tiempo rc.

4. los dos parámetros RDA y CDA también son parámetros de distribución de condensadores, pero el efecto real es relativamente pequeño, por lo que no se introducirá aquí. Por lo tanto, los condensadores tienen tres parámetros de distribución importantes: esr, esl, epr. Los más importantes son los ESR y los esl. De hecho, al analizar el modelo de condensadores, solo se utiliza RLC para simplificar el modelo, es decir, para analizar el c, ESR y ESL de los condensadores. La próxima semana nos centraremos en el Modelo simplificado de condensadores.

5. sobre la base de la introducción del siguiente modelo detallado, hablaremos de los dos condensadores que solemos usar en nuestro diseño:

6. los condensadores electroliticos (como los condensadores de tantalio y los condensadores electroliticos de aluminio) tienen una gran capacidad. Debido a su baja resistencia de aislamiento, es decir, la resistencia paralela equivalente EPR es pequeña y la corriente de fuga es muy grande (el valor típico es de 5 - 20na / Island 188f), no es adecuada para el almacenamiento y acoplamiento. Los condensadores electroliticos son más adecuados para los condensadores de derivación de la fuente de alimentación y se utilizan para estabilizar la fuente de alimentación. Los condensadores más adecuados para el acoplamiento AC y el almacenamiento de carga son los condensadores PTFE y otros condensadores de poliéster (polipropileno, poliestireno, etc.).

7. los condensadores cerámicos de un solo chip son más adecuados para los condensadores de desacoplamiento en circuitos de alta frecuencia porque tienen inductores de serie equivalentes muy bajos, es decir, los inductores de serie equivalentes ESL son muy pequeños y tienen una amplia banda de desacoplamiento. Esto tiene mucho que ver con su estructura. Los condensadores cerámicos de una sola pieza están compuestos por una película metálica intercapa multicapa y una película cerámica, que están dispuestos en paralelo al bus en lugar de enredarse en serie. Pertenece

8. esta semana discutimos un modelo detallado de equivalencia de condensadores. Creo que todos deberían tener una comprensión más profunda de los condensadores. La próxima semana continuaremos discutiendo los equivalentes simplificados de los condensadores que usamos con frecuencia en aplicaciones analíticas prácticas. El modelo, así como el origen y el significado de su curva de resistencia.

Lo anterior es una introducción al papel de los condensadores en el diseño de PCB de alta velocidad. El IPCB también está disponible para los fabricantes de PCB y la tecnología de fabricación de pcb.