PCB Tecnico - Calcolatore di capacità della traccia di routing PCB

Un condensatore, noto anche come "capacità", si riferisce alla quantità di carica gratuita immagazzinata sotto una data differenza di potenziale ed è uno dei dispositivi passivi comuni e importanti nella progettazione del circuito. I condensatori svolgono spesso un ruolo importante nei circuiti ad alta velocità.

Il condensatore bypass di routing PCB si riferisce all'aggiunta di condensatori accanto al routing del circuito nella progettazione PCB per ridurre il rumore e migliorare l'integrità e la stabilità del segnale. Nella progettazione del circuito ad alta frequenza, la capacità di bypass è una soluzione comunemente usata, che può efficacemente eliminare l'interferenza del rumore nel circuito e migliorare la qualità della trasmissione del segnale.

Un condensatore bypass è un tipo di condensatore tipicamente utilizzato in parallelo con un alimentatore o una linea di segnale specifica. La sua funzione primaria è quella di fornire un rifornimento rapido di corrente al circuito per soddisfare le richieste di corrente transitorie e per filtrare le interferenze indesiderate del segnale ad alta frequenza. I condensatori bypass possono essere progettati per contribuire a ridurre al minimo il rumore dell'alimentazione elettrica, proteggere i componenti del circuito e migliorare le prestazioni e la stabilità delle apparecchiature elettroniche.

Un condensatore è un'abbreviazione di un condensatore, costituito da due conduttori che sono vicini l'uno all'altro, con uno strato di mezzo isolante non conduttivo inserito tra di loro. Quando viene applicata una tensione tra le due piastre di un condensatore, il condensatore memorizza la carica.

I condensatori collegati in parallelo al carico nel circuito possono resistere ai cambiamenti di tensione causati da cambiamenti di corrente, rendendo la tensione di lavoro del carico più stabile.

L'uso di condensatori, resistenze e induttori nel circuito di trasmissione del segnale può formare vari filtri per purificare il segnale.

Come posizionare i condensatori nella progettazione PCB

I condensatori svolgono un ruolo importante nella progettazione di PCB ad alta velocità e sono solitamente il dispositivo più comunemente utilizzato sui PCB. In PCB, i condensatori sono solitamente suddivisi in condensatori filtranti, condensatori di disaccoppiamento, condensatori di accumulo di energia, ecc.

1. Condensatore di uscita di potenza, condensatore filtrante

Di solito ci riferiamo ai condensatori nei circuiti di ingresso e uscita del modulo di potenza come condensatori filtranti. Semplicemente comprensibile, è un condensatore che garantisce un'alimentazione stabile in ingresso e in uscita. Il principio di posizionare condensatori filtranti nel modulo di potenza è "prima grande e poi piccolo".

Quando si progetta l'alimentazione elettrica, l'attenzione dovrebbe essere prestata al cablaggio e alla lamiera di rame essendo abbastanza larga e il numero di fori passanti è sufficiente per garantire che la capacità corrente soddisfi i requisiti. Valutare combinando la larghezza e il numero di vias con la magnitudine corrente.

2.disaccoppiamento dei condensatori

I pin di alimentazione dei circuiti integrati ad alta velocità richiedono condensatori di disaccoppiamento sufficienti ed è meglio assicurarsi che ogni pin ne abbia uno. Nella progettazione effettiva, se non c'è spazio per posizionare condensatori di disaccoppiamento, possono essere rimossi come appropriato.

Il valore di capacità del condensatore di disaccoppiamento del pin di alimentazione IC è solitamente relativamente piccolo, come 0,1 μ F. 0,01 μ F, ecc; L'imballaggio corrispondente è anche relativamente piccolo, come imballaggio 0402, imballaggio 0603, ecc. Quando si posizionano condensatori di disaccoppiamento, si devono notare i seguenti punti.

1) Posizionare il più vicino possibile ai perni di alimentazione, altrimenti il disaccoppiamento potrebbe non essere efficace. In teoria, i condensatori hanno una certa gamma di raggio di disaccoppiamento, quindi il principio di prossimità dovrebbe essere rigorosamente seguito.

2) Il cavo dal condensatore di disaccoppiamento al pin di alimentazione dovrebbe essere il più breve possibile e il cavo dovrebbe essere ispessito, di solito con una larghezza di linea di 8-15 mil (1mil = 0,0254mm). Lo scopo dell'audacia è ridurre l'induttanza del piombo e garantire la prestazione di potenza.

3) Dopo che i perni di alimentazione e di massa del condensatore di disaccoppiamento sono stati condotti fuori dal pad di saldatura, i fori sono perforati nelle vicinanze e collegati al piano di alimentazione e di massa. Anche il cavo di piombo dovrebbe essere ispessito e il foro passante dovrebbe essere il più grande possibile. Se un foro con un diametro di 10mil può essere utilizzato, un foro 8mil non è necessario.

4) Assicurarsi che il ciclo di disaccoppiamento sia il più piccolo possibile. La confezione BGA comune ha tipicamente condensatori di disaccoppiamento posti sotto il BGA, cioè sul retro. A causa dell'elevata densità di pin degli imballaggi BGA, i condensatori di disaccoppiamento non sono generalmente posizionati in grandi quantità, ma dovrebbero essere posizionati il maggior numero possibile.

3. Condensatore di accumulo di energia

La funzione dei condensatori di accumulo di energia è quella di garantire che il IC possa fornire energia elettrica nel più breve tempo possibile quando si utilizza l'elettricità. Il valore di capacità dei condensatori di accumulo di energia è generalmente relativamente grande, e l'imballaggio corrispondente è anche relativamente grande. In un PCB, il condensatore di accumulo di energia può essere posizionato più lontano dal dispositivo, ma non può essere troppo lontano.

I principi dei fori della ventola del condensatore e dei cavi della ventola sono i seguenti.

1) Cercate di rendere il piombo il più corto e audace possibile per ridurre l'induttanza parassitaria.

2) Per condensatori di accumulo di energia o dispositivi con alta sovracorrente, si consiglia di praticare il maggior numero di fori possibile.

3) Naturalmente, il miglior foro della ventola di prestazione elettrica è il foro nel disco. La realtà deve essere considerata in modo esauriente.

Nella progettazione elettronica moderna, i condensatori bypass svolgono un ruolo cruciale nel routing PCB. Non solo aiutano a migliorare la stabilità e le prestazioni del circuito, ma hanno anche un impatto significativo sull'integrità del segnale e sulla soppressione delle interferenze dell'alimentazione elettrica.

1.Noise Filtering

Uno degli usi principali dei condensatori bypass è quello di filtrare efficacemente il rumore sull'alimentatore. Questi condensatori riducono l'impatto del rumore dell'alimentazione elettrica su un circuito fornendo un percorso a bassa impedenza che dirige i segnali di rumore ad alta frequenza direttamente a terra. Soprattutto nei circuiti digitali ad alta velocità, i condensatori bypass possono migliorare significativamente la qualità del segnale e garantire un funzionamento stabile del circuito.

2.Sostegno corrente transitorio

Nel circuito, alcuni dispositivi richiederanno istantaneamente una grande quantità di corrente durante la commutazione. I condensatori bypass possono fornire rapidamente queste correnti transitorie per garantire che i circuiti integrati (IC) ricevano sempre una tensione di alimentazione stabile durante il funzionamento. Riducendo al minimo i cambiamenti istantanei nella tensione di alimentazione, i condensatori bypass aiutano a mantenere la stabilità e l'affidabilità del sistema.

3.Input e Output Filtering

I condensatori bypass forniscono un filtraggio selettivo in frequenza all'ingresso e all'uscita, consentendo ai segnali DC di passare attraverso mentre bloccano i segnali AC. Questa caratteristica è particolarmente importante nella progettazione dell'alimentazione elettrica per ridurre al minimo le interferenze con componenti sensibili. Garantiscono la qualità della trasmissione del segnale del circuito a frequenze diverse e migliorano le prestazioni dell'intero sistema.

4.Considerazioni nella progettazione del layout PCB

Nella progettazione del layout PCB, i condensatori di bypass dovrebbero essere posizionati vicino ai pin dell'alimentazione elettrica per garantire che possano rispondere rapidamente alla domanda corrente. Allo stesso tempo, il progettista deve ridurre al minimo l'induttanza distribuita tra i condensatori bypass e altri componenti per migliorare le loro prestazioni. Questo layout massimizza l'effetto filtrante dei condensatori bypass sul rumore ad alta frequenza.

I condensatori bypass hanno molteplici usi importanti nel routing PCB, compreso il filtraggio del rumore, il supporto della corrente transitoria e il filtraggio di ingresso / uscita. Attraverso il layout e la progettazione adeguati, i condensatori bypass possono migliorare significativamente la stabilità e le prestazioni dei circuiti, fornendo un ambiente operativo più affidabile per i dispositivi elettronici.