PCBニュース - 高速PCB設計におけるコンデンサの役割

第1部：コンデンサの分類

コンデンサは回路設計に適用される。コンデンサは4つのカテゴリーに分けられる。

第1のカテゴリ：交流結合コンデンサ。主にGHz信号の交流結合に使用される。

第2のカテゴリー：減結合コンデンサ。主に高速回路基板の電源やグランドのノイズを遮断する。

第3のカテゴリ：能動または受動RCフィルタリングまたは周波数選択ネットワークで使用されるコンデンサ。

第4のカテゴリ：アナログ積分器およびサンプルアンドホールド回路で使用されるコンデンサ。

本論文では，2次コンデンサの第二区分を中心に論じた。

コンデンサは、製造の材料およびプロセスによって分類される。

NPOセラミックコンデンサ

ポリスチレンセラミックコンデンサ

ポリプロピレンコンデンサ

PTFEコンデンサ

MOSキャパシタ

ポリカーボネートコンデンサ

ポリエステルコンデンサ

モノリシックセラミックコンデンサ

マイカコンデンサ

アルミニウム電解コンデンサ

タンタル電解コンデンサ

実際の設計では，価格や購入など様々な理由から，コンデンサ，アルミ電解コンデンサ，タンタルコンデンサなどが使用される。

パート2：コンデンサの特定のモデルと分布パラメータ

キャパシタを正しくかつ合理的に適用するためには、キャパシタの特定のモデルと、各分布パラメータの特定の意味および機能を、モデルで理解する必要がある。他の構成要素と同様に、実際のキャパシタンスは、理想的なコンデンサとは異なる。「実」コンデンサは、そのパッケージング、材料、その他の影響のためにインダクタンスおよび抵抗の付加特性を有する。そして、付加的な「寄生虫」を使用しなければならない。構成要素または「非理想的」性能を特徴づけるために、その発現は、抵抗成分および誘導性成分、非線形および誘電体貯蔵性能であるこれらの寄生素子によって決定されるコンデンサの特性のために、それは通常、コンデンサ製造者の製品説明で詳細に説明されます。

上記の図から、コンデンサは実際には6つの部品から構成されるべきです。それ自身のコンデンサCに加えて、以下の構成要素がある。

等価直列抵抗ESR−RR：コンデンサの等価直列抵抗は、コンデンサのピン抵抗とコンデンサの2つのプレートの等価抵抗で構成される。大きなAC電流がコンデンサを流れるとき、RESRはコンデンサにエネルギーを放散させ（したがって、損失を発生させる）。これは高周波回路及び高リップル電流を有する電源分離ループに重大な影響を及ぼす。しかし、それは精度の高いインピーダンス、小さな信号アナログ回路に大きな影響を与えません。最も低いResrを有するコンデンサは、MICAキャパシタおよびフィルムコンデンサである。

等価直列インダクタンスESL，LESL：コンデンサの等価直列インダクタンスはコンデンサのピンインダクタンスとコンデンサの2つのプレートの等価インダクタンスで構成される。RESRのように、高周波周波数または高周波数の作業環境においても、LSLは深刻な問題を抱えているが、正確な回路自体はDCまたは低周波数条件下で正常に動作する。その理由は、高周波アナログ回路で使用されるトランジスタは、遷移周波数が数百メガヘルツまたはギガヘルツに拡張されたときに利得を有し、非常に低いインダクタンス値を有する共鳴信号を増幅することができるからである。これは高周波条件下でこの回路の電源端子の適切なデカップリングの主な理由である。

等価並列抵抗EPR RL：通常は、コンデンサの漏れ抵抗を呼称する。ACカップリング用途、ストレージ用途（アナログインテグレータ、サンプルホールドデバイスなど）において、キャパシタが高インピーダンス回路で使用されるとき、RLは重要なパラメータであり、理想的なキャパシタの電荷は外部電流と共に変化するだけでよい。しかし、実際のコンデンサのRLは、RC時定数によって決定されるレートで、電荷をゆっくりとリークさせる。

つのパラメータRDAおよびCDAはまた、コンデンサの分布パラメータであるが、実際の効果は比較的小さいので、ここでは導入されない。静電容量の重要な分布パラメータはesr，esl，eprである。最も重要なものはesrとeslである。実際には，コンデンサモデルの解析時，すなわちコンデンサのc，esr，eslを解析するために，rlcのみを用いてモデルを簡略化した。我々は、来週のコンデンサの簡素化モデルに焦点を当てます。

下記の詳細なモデルを導入することにより、2種類のコンデンサについてお話します。

（6）タンタルコンデンサやアルミ電解コンデンサなどの電解コンデンサは大容量である。それらの低い絶縁抵抗、すなわち等価並列抵抗EPRは小さいため、リーク電流は非常に大きく（典型的な値は5〜20 nA／5／4分の1）、記憶及び結合には適しない。電解コンデンサは電源用のバイパスコンデンサに適しており、電源を安定化するために使用される。AC結合及び電荷蓄積のための最も適切なコンデンサは、PTFEキャパシタ及び他のポリエステル（ポリプロピレン、ポリスチレンなど）キャパシタである。

（7）モノリシックセラミックコンデンサは、等価直列インダクタンスが非常に小さく、等価直列インダクタンスESLが非常に小さく、広いデカップリング周波数帯域を有するので、高周波回路のデカップリングコンデンサに適している。これは、彼の構造との大きな関係です。モノリシックセラミックコンデンサは、多層の層間金属膜とセラミック膜で構成され、これらの多層膜は、直列に巻回されるのではなく、バスバーと平行に配置される。です。

8 .今週は、コンデンサの詳細な等価モデルについて話しました。私は、誰でもコンデンサのより深い理解がなければならないと思います。来週は、実用的な解析アプリケーションで使用されるコンデンサの簡略化された等価物について話します。インピーダンス曲線の起源と意味

以上がキャパシタの役割に関するものである 高速PCB デザイン. IPCBも提供されて PCBメーカー and PCB製造 テクノロジー.