PCBニュース - 回路基板設計におけるコンデンサの役割

コンデンサは貯蔵容器の受動素子である。私たちの生活のあらゆる面にはコンデンサ関連の電子製品が欠かせない。コンデンサはどこにでもあります。すべてはコンデンサの存在によるものです。電気回路における静電容量の役割を一緒に学びましょう。

容量フィルタリングの役割

フィルタリングはキャパシタの役割において非常に重要な部分である。ほとんどの電源回路基板キャパシタに使用されています。理論的には（つまりコンデンサが純電気容器であると仮定する）、コンデンサが大きいほどインピーダンスが小さく、通過周波数が高くなる。しかし、実際には、1 uF以上のコンデンサの多くは電解コンデンサであり、そのインダクタンス成分が大きいため、周波数が高いとインピーダンスが増加する。大きな電解コンデンサと並列に接続された小さなコンデンサを見ることがあります。このとき、大容量は低周波に接続され、小容量は高周波に接続される。キャパシタの機能は、高周波を伝達し、低周波を遮断することです。容量が大きいほど低周波を通過しやすく、容量が小さいほど高周波を伝達しやすい。具体的にはフィルタリングに用いられ、大容量コンデンサは低周波をフィルタリングし、小容量コンデンサは高周波をフィルタリングする。

フィルタコンデンサを池に例えるネットユーザーがいる。コンデンサの両端の電圧は突然変化しないため、コンデンサは池のようなものだと生き生きと言う。池の水は数滴の水の添加や蒸発によって変化しないからだ。電圧の変化を電流の変化に変換し、出力電圧をバッファリングします。濾過は充電と放電の過程である。出力電圧の安定化に寄与する。

基板容量バイパスの役割

バイパスコンデンサの主な機能は、高周波と低周波の混合された信号が増幅器によって増幅されるとき、ある段を通過するときに低周波信号のみが次の段に入力され、高周波信号は許可されないことを要求する交流シャントを生成することである。信号が入ると、段の入力端に適切な大きさの接地電気容器を追加し、高周波信号がこのキャパシタバイパスを容易に通過することができ（これはキャパシタの高周波へのインピーダンスが小さいため）、低周波信号はキャパシタによるものである。インピーダンスが大きく、次のレベルに送信されて増幅されます。

コンデンサデカップリングの役割

「脱鉤」は「脱鉤」とも呼ばれます。デカップリングキャパシタは信号出力端子に接続されている。この2つのコンデンサはいずれも耐干渉性を発揮している。まず回路におけるデカップリングコンデンサの役割についてお話ししましょう。

デカップリングキャパシタは、相互結合干渉を回避するために駆動回路電流の変化を満たすために電池として機能する。バイパスキャパシタとデカップリングキャパシタを組み合わせるとわかりやすくなります。バイパスキャパシタは実際にはデカップリングされるが、バイパスキャパシタは通常、高周波バイパス、すなわち高周波に低インピーダンス放電経路を提供することを指す。高周波バイパスキャパシタは一般的に比較的小さく、デカップリングキャパシタは一般的に大きく、これは回路中の分布パラメータと駆動電流変化の振幅に依存する。

バイパスは入力信号中の干渉をフィルタ対象とし、デカップリングは出力信号の干渉をフィルタ対象とし、干渉信号が電源に戻るのを防止する。これは彼らの根本的な違いであるべきだ。

コンデンサのエネルギー貯蔵の役割

エネルギー貯蔵といえば、まず電池が思い浮かぶが、コンデンサが集めたのは電荷が物理反応であり、電池が分解化学反応である。一般的なキャパシタアキュムレータには磁化器、キャパシタ溶接機などの高圧大電流を通過する場合がある。コンデンサを使用してエネルギーを貯蔵する場合、通常は大きな電気容器または複数の並列された小さなコンデンサからなるコンデンサ群が使用される。具体的な容量と耐圧は必要に応じて選択しなければならない。

容量結合の役割

容量結合は「電界結合」とも呼ばれる。結合とは、信号が第1段から第2段に伝送される過程を指す。通常、指定されていない場合、通常はAC結合を指します。

回路の観点から見ると、常に駆動電源と駆動負荷に分けることができます。負荷容量が相対的に大きい場合、駆動回路は容量を充放電して信号ホッピングを完了しなければならない。上昇エッジが相対的に急峻な場合、電流が相対的に大きいため、駆動電流は大きな電源電流を吸収する。インダクタンスと抵抗（特にチップピン上のインダクタンスは跳ね返る）。通常の場合と比べて、この電流は実際にはノイズであり、前の段階の正常な動作に影響を与えます。これは結合です。

容量共振の作用

キャパシタと他の受動素子との間に生じる電圧と電流の変化は、実際にはキャパシタの充電と放電の特性を利用している。一般的に、コンデンサは並列共振と直列共振があり、共振コンデンサの直列並列結合によってフィルタを組み合わせて、ノッチフィルタなどのエンジニアリング用途に使用することもできる。

コンデンサ時定数の作用

時定数とは、遷移反応の時間過程を表す定数である。物理量が最大値から最大値の1/eに減衰するのに必要な時間を指します。コンデンサにおける時定数はRC回路によく見られる。入力端子に入力信号電圧が印加されると、コンデンサ（C）上の電圧は徐々に上昇する。充電電流は電圧が高くなるにつれて減少する。抵抗（R）及び容量（C）を通過する電流特性は、i＝（V／R）e−（t／CR）

以上はPCB基板設計におけるコンデンサの役割の紹介である。IpcbはPCBメーカーやPCB製造技術にも提供されている