L'actualité PCB - Le rôle des condensateurs dans la conception de PCB à grande vitesse

Partie 1: classification des condensateurs

Les condensateurs sont classés par application dans la conception de circuits. Les condensateurs peuvent être divisés en quatre catégories:

Première catégorie: Condensateurs à couplage alternatif. Principalement utilisé pour le couplage alternatif des signaux GHz.

Deuxième catégorie: condensateurs de découplage. Il est principalement utilisé pour bloquer l'alimentation électrique d'une carte de circuit à grande vitesse ou le bruit de la terre.

Classe III: condensateurs pour le filtrage RC actif ou passif ou les réseaux de sélection de fréquence.

Classe IV: condensateurs pour la simulation d'intégrateurs et de circuits échantillonneurs - bloqueurs.

Dans cet article, nous parlerons principalement de la deuxième catégorie de condensateurs de découplage.

Les condensateurs sont classés en fonction du matériau et du processus de fabrication, il existe principalement les différentes formes de condensateurs suivantes:

1. Condensateur en céramique NPO

2. Condensateur en céramique polystyrène

3. Condensateur en polypropylène

4. Condensateur de polytétrafluoroéthylène

5. Condensateur mos

6. Condensateur en polycarbonate

7. Condensateur de polyester

8. Condensateur céramique monolithique

9. Condensateur Mica

10. Condensateur électrolytique en aluminium

11. Condensateur électrolytique au tantale

Dans la conception réelle, les condensateurs fréquemment utilisés pour diverses raisons telles que le prix et l'achat sont: les condensateurs en céramique, les condensateurs électrolytiques en aluminium et les condensateurs au tantale.

Partie 2: modèles spécifiques et paramètres de distribution des condensateurs

Pour appliquer correctement et rationnellement un condensateur, il est naturellement nécessaire de connaître le modèle spécifique du condensateur et la signification et la fonction spécifiques de chaque paramètre de distribution dans le modèle. Comme pour les autres composants, la capacité réelle est différente de la capacité « idéale». En raison de l'influence de leur boîtier, de leur matériau, etc., les condensateurs « réels» ont des propriétés inductives et résistives supplémentaires et des condensateurs « parasites» supplémentaires doivent être utilisés. Caractérisé par des propriétés élémentaires ou « non idéales », qui se manifestent par des propriétés résistives et inductives, non linéaires et de stockage diélectrique "Les modèles de condensateurs sont présentés ci - dessous. Comme les caractéristiques des condensateurs sont déterminées par ces éléments parasites, ils sont généralement décrits en détail dans la description du produit du fabricant du condensateur. Comprendre ces effets parasites dans chaque application vous aidera à choisir le bon type de condensateur.

Comme on peut le voir sur la figure ci - dessus, le condensateur doit en fait être composé de six parties. En plus de son propre condensateur C, il possède les composants suivants:

Résistance série équivalente esr resr: la résistance série équivalente d'un condensateur se compose de la résistance de broche du condensateur et de la résistance équivalente des deux plaques du condensateur en série. Lorsqu'un courant alternatif important traverse le condensateur, le resr provoque la dissipation d'énergie (et donc la perte) par le condensateur. Ceci a de graves conséquences pour les circuits radiofréquences porteurs de courants d'ondulation élevés et pour les condensateurs de découplage d'alimentation. Mais cela n'aura pas beaucoup d'impact sur les circuits analogiques de précision à haute impédance et à petit signal. Les condensateurs les plus bas du resr sont les condensateurs Mica et les condensateurs à film mince.

Inductance série équivalente ESL, lesl: l'Inductance série équivalente d'un condensateur se compose de l'inductance de broche du condensateur et de l'inductance équivalente des deux plaques du condensateur série. Comme le resr, le lesl présente également de graves problèmes dans les environnements de travail RF ou HF, bien que les circuits de précision eux - mêmes fonctionnent correctement dans des conditions de courant continu ou de basse fréquence. La raison en est que, lorsque la fréquence de conversion est étendue à plusieurs centaines de mégahertz ou gigahertz, les transistors utilisés dans les circuits analogiques de précision ont encore un gain et peuvent amplifier un signal résonant de très faible valeur d'inductance. C'est la principale raison pour laquelle les bornes d'alimentation de ce circuit sont convenablement découplées dans des conditions de haute fréquence.

3. Résistance parallèle équivalente EPR RL: C'est ce que nous appelons généralement la résistance de fuite du condensateur. RL est un paramètre important lors de l'utilisation de condensateurs dans des applications de couplage AC, des applications de stockage telles que les intégrateurs analogiques et les dispositifs échantillonneurs - Bloqueurs, ainsi que dans des circuits à haute impédance, où la charge dans un condensateur idéal ne devrait varier qu'avec le courant externe. Cependant, RL dans le condensateur réel provoque une fuite lente des charges à un rythme déterminé par la constante de temps RC.

4. Les deux paramètres RDA et CDA sont également des paramètres de distribution pour les condensateurs, mais l'effet réel est relativement faible et ne sera pas couvert ici. La capacité a donc trois paramètres de distribution importants: ESR, ESL, EPR. Les plus importants sont esr et ESL. En effet, lors de l'analyse d'un modèle de condensateur, seul le RLC est utilisé pour simplifier le modèle, c'est - à - dire pour analyser le c, l'esr et l'ESL du condensateur. La semaine prochaine, nous nous concentrerons sur un modèle simplifié de condensateurs.

5. Sur la base de la présentation du modèle détaillé ci - dessous, nous parlerons de deux types de condensateurs fréquemment utilisés dans notre conception:

6. Les condensateurs électrolytiques (tels que les condensateurs au tantale et les condensateurs électrolytiques en aluminium) ont une grande capacité. En raison de leur faible résistance d'isolement, c'est - à - dire de leur faible résistance équivalente en parallèle EPR, et de leur courant de fuite très important (typiquement 5 - 20 na / îlot ¼ f), ils ne sont pas adaptés au stockage et au couplage. Les condensateurs électrolytiques sont mieux adaptés aux condensateurs de dérivation de l'alimentation et sont utilisés pour stabiliser l'alimentation. Les condensateurs les plus appropriés pour le couplage alternatif et le stockage de charges sont les condensateurs en PTFE et autres condensateurs en polyester (polypropylène, polystyrène, etc.).

7. Les condensateurs céramiques monolithiques sont mieux adaptés aux condensateurs de découplage dans les circuits haute fréquence car ils ont une Inductance série équivalente très faible, c'est - à - dire que l'Inductance série équivalente ESL est très faible et a une large bande de découplage. Cela a beaucoup à voir avec sa structure. Un condensateur céramique monolithique est constitué d'un film métallique intercalaire multicouche et d'un film céramique disposés parallèlement à une barre de conduction au lieu d'être enroulés en série. Appartenant à

8. Cette semaine, nous avons discuté du modèle d'équivalence détaillé du condensateur. Je crois que tout le monde devrait avoir une connaissance plus approfondie des condensateurs. La semaine prochaine, nous continuerons à parler de l'équivalent simplifié des condensateurs que nous utilisons souvent dans des applications analytiques pratiques. Le modèle, ainsi que l'origine et la signification de sa courbe d'impédance.

Ci - dessus est une introduction au rôle des condensateurs dans la conception de PCB à grande vitesse. IPCB est également fourni aux fabricants de PCB et à la technologie de fabrication de PCB.