PCB技術 - PCB基板受動部品の隠れた特徴の解析

PCB基板の位置受動部品エレクトロニクス産業全体では、IC。彼らは上流に位置し、電子製品の重要なコンポーネントです. 電子回路は能動および受動素子を有する. いわゆる受動部品は、電気に接続せずに動作することができる, 電流や電圧の調整などの機能を作り出す, 静電気の貯蔵, 電磁妨害防止, と電流不純物のフィルタリング.

能動素子と比較して，受動素子の電圧が変化すると抵抗とインピーダンスは変化しない。

受動部品は、3つのカテゴリーの製品をカバーすることができる。

伝統的に、EMCは「黒い魔法」とみなされました。実際、EMCは数学式で理解できる。しかし，数学的解析法が利用可能であっても，これらの数学的方程式は，実際のemc回路設計には複雑である。幸いなことに、ほとんどの実用的な仕事では、エンジニアは完全にこれらの複雑な数式とEMC仕様で存在する理論的な基礎を理解する必要はありません。彼らは単純な数学モデルを使用する限り、彼らはどのようにEMCの要件を満たすために理解することができます。

本稿は，プリント基板（pcb）上の受動部品の隠れた挙動と特性を説明する簡単な数学式と電磁理論を使用する。これらは、電子製品がEMC規格を通過させたいときに、あらかじめ設計者が設計しなければならない要件である。基本的な知識が必要です。

ワイヤーアンドPCBトレース

線、トレース、固定フレームなどの一見目立たない構成要素は、しばしば無線周波数エネルギー（すなわち、EMIのソース）の最良の送信機となる。すべてのコンポーネントは、シリコンチップのボンディングワイヤと、抵抗器、コンデンサおよびインダクタのピンとを含むインダクタンスを有する。各々のワイヤまたはトレースは、隠れた寄生容量およびインダクタンスを含む。これらの寄生成分は、ワイヤのインピーダンスに影響し、周波数に非常に敏感である。LCの値（自己共振周波数を決定する）およびPCBトレースの長さに従って、自己共振（自己共振）を構成要素とPCBトレースとの間で生成することができ、従って効率的な放射アンテナを形成することができる。

低周波数では、ワイヤは一般に抵抗特性を有する。しかし、高い周波数では、ワイヤはインダクタンスの特性を有する。高い周波数になるので、インピーダンスの変化を引き起こし、ワイヤーやPCBのトレースと地面の間のEMC設計を変更します。このとき、グランドプレーンとグランドグリッドを使用しなければならない。

ワイヤとPCBトレースの主な違いは、ワイヤが丸く、トレースが長方形であることである。ワイヤやトレースのインピーダンスは、高周波数で抵抗RとインダクタンスXL＝おいては、ある周波数のSNARDEN／20の下でワイヤやトレースを動作させることはできない。インダクタンスおよびキャパシタンスは回路の共振を引き起こし、その現象はその仕様には記録されない。

例えば、10 cmのトレース、R＝57 mの線、8 nH／cmであると仮定し、合計インダクタンス値は80 nHである。100 kHzで50 mΩの誘導リアクタンスが得られる。100 kHzを超えると、この軌跡はインダクタンスとなり、その抵抗値は無視できる。したがって、この10 cmのトレースは、周波数が150 MHzを超えると、効率的な放射アンテナを形成する。150 MHzでは、その波長が±2メートルであるので、Count / 20 = 10 cm =跡の長さ周波数が150 MHzを超えると、その波長が小さくなり、その1／4λ／1／2の値が、トレース（10 cm）の長さに近づき、次第に完璧なアンテナが形成される。

抵抗

抵抗はPCB上で最も一般的なコンポーネントです。抵抗器（炭素合成、炭素膜、雲母、巻き型など）の材料は、周波数応答の効果とEMCの影響を制限する。ワイヤ巻線抵抗は、ワイヤにインダクタンスが多すぎるので、高周波用途には適していない。炭素膜抵抗器はインダクタンスを含んでいるが、ピンのインダクタンスが大きくないため、高周波用途に適していることがある。

PCB容量

コンデンサは、一般に、デカップルを提供して、バイパスして、固定DC電圧および電流（バルク）機能を維持するためにパワーバスにおいて、使われる。真に純粋なコンデンサは、それが自己共振周波数に達するまで、その静電容量値を維持する。この自己共振周波数を越えて、キャパシタンス特性はインダクタンスのようになる。これは、式によって説明することができます：Xc = 1 / 2 KHz KFC、XCは容量性リアクタンス（単位は、単位）です。例えば、10 KHz／1 Fの電解コンデンサ、10 kHzで、容量性リアクタンスは1.6アンペアである100 MHzで160・・・4・5・・・。したがって、100 MHzではEMCに理想的な短絡効果がある。しかし、電解コンデンサの電気的パラメータ：等価直列インダクタンス（ESL）と等価直列抵抗（ESR）は、このキャパシタを1 MHz以下の周波数で動作させることを制限する。

の使用PCBコンデンサピンインダクタンスおよび体積構造にも関連する.これらの因子は寄生インダクタンスの数とサイズを決定する. コンデンサの溶接ワイヤの間に寄生インダクタンスが存在する. それは、自己共振周波数を超えると、コンデンサがインダクタンスのように振舞う原因となる. したがって, コンデンサは本来の機能を失う.