PCB 뉴스 - 고속 PCB에서 바이패스 콘덴서의 분석

고속 PCB에서 바이패스 콘덴서의 분석

1 소개

시스템의 부피가 줄어들고 조작 빈도가 증가함에 따라 시스템의 기능은 더욱 복잡해지고 여러 개의 서로 다른 끼워넣는 기능 모듈이 동시에 작동해야 한다.각 모듈에 양호한 EMC 와 낮은 EMI 가 있어야 전체 시스템 기능의 실현을 보장할 수 있습니다.이는 시스템 자체가 외부 간섭을 차단하는 성능이 우수할 뿐만 아니라 다른 시스템과 동시에 작동할 때 외부에 심각한 EMI를 일으키지 않도록 요구한다.또한 스위치 전원은 고속 디지털 시스템 설계에서 점점 더 널리 사용되고 있으며 한 시스템에 여러 개의 전원이 자주 필요합니다.전력 시스템은 간섭에 취약할 뿐만 아니라 전력 공급 중 발생하는 소음으로 인해 시스템 전체에 심각한 EMC 문제가 발생할 수 있습니다.따라서 고속 PCB 설계에서 전원 잡음을 더 잘 필터링하는 방법은 좋은 전원 무결성을 보장하는 열쇠입니다.본고는 콘덴서의 필터 특성, 콘덴서의 기생 전감이 필터 성능에 미치는 영향과 PCB에서의 전류 고리 현상을 분석하고 바이패스 콘덴서를 어떻게 선택하는지에 대해 몇 가지 결론을 내렸다.이 글은 또한 전원 소음과 접지 반발 소음의 발생 메커니즘을 중점적으로 분석하였으며, 이를 바탕으로 PCB의 바이패스 콘덴서의 각종 배치 방법을 분석하고 비교하였다.

2 콘덴서의 삽입 손실 특성, 주파수 응답 특성 및 필터 특성

2.1 이상적인 콘덴서의 삽입 손실 특성

EMI 전력 필터의 간섭 잡음 억제 능력은 일반적으로 손실(insertion loss) 특성을 삽입하여 측정됩니다.삽입 손실은 필터 연결이 없을 때 노이즈 소스에서 부하로 전송되는 노이즈 전력 P1과 필터 연결 후 노이즈 소스에서 부하로 전송되는 노이즈 전력 P2의 비율로 정의되며 dB(데시벨)로 표시됩니다.그림 1은 이상적인 콘덴서의 삽입 손실 특성을 보여줍니다.1 ° F 콘덴서에 대응하는 삽입 손실 곡선의 기울기가 20dB/10배의 주파수에 가깝다는 것을 알 수 있다.

삽입 손실 특성 중 하나를 관찰합니다.주파수가 증가하면 콘덴서의 삽입 손실 값이 증가합니다. 즉, P1/P2 값이 증가합니다.이는 콘덴서가 시스템을 필터링한 후 부하로 전송할 수 있는 소음이 줄었다는 것을 의미한다.콘덴서가 고주파 소음을 걸러내는 능력이 강화되었다.이상적인 콘덴서 공식을 분석하면, 콘덴서가 일정할 때 신호 주파수가 높을수록 루프 임피던스가 낮다. 즉, 콘덴서는 고주파 분량을 쉽게 필터링할 수 있다.이 두 방면에서 얻은 결론은 일치한다.

서로 다른 콘덴서에 대응하는 곡선을 관찰하다.주파수가 매우 낮을 때 각종 콘덴서의 상응한 삽입손실치는 대체로 같지만 주파수가 증가함에 따라 작은 콘덴서의 삽입손실치는 더욱 큰 용량을 증가시킨다.속도가 느리면 P1/P2의 값이 더 느리게 증가하므로 큰 전기 용기가 저주파 노이즈를 더 쉽게 필터링할 수 있습니다.그러므로 고속회로기판을 설계할 때 우리는 일반적으로 회로기판의 전원입력단에 1~10 ° F의 콘덴서를 배치하여 저주파소음을 려과한다.보드에 있는 각 장치의 전원과 접지 사이에 0.01~0.1을 놓습니다.섬 F 콘덴서는 고주파 소음을 제거한다.

전원과 땅 사이에 연결된 콘덴서의 임피던스는 다음과 같은 공식을 통해 계산할 수 있다. 콘덴서 필터의 목적은 전력 시스템에 중첩된 교류 분량을 필터링하는 것이다.위의 공식에서 볼 수 있듯이 주파수가 일정하면 커패시터 값이 커집니다. 회로의 임피던스가 작을수록 커패시터를 통해 AC 신호가 접지 평면으로 쉽게 흐릅니다.다시 말하면 콘덴서 값이 클수록 필터 효과가 좋은 것 같다.실제 콘덴서가 좋지 않기 때문에 사실은 그렇지 않다.콘덴서의 모든 특성.실제 커패시터는 커패시터 보드와 지시선을 구축할 때 형성되는 기생 분량을 가지고 있으며, 이러한 기생 분량은 커패시터의 직렬 연결 저항과 감지에 동등할 수 있으며, 일반적으로 동등한 직렬 저항 (ESR) 과 동등한 직렬 감지 (ESL) 라고 부른다.이 콘덴서는 사실상 직렬 공명 회로이다.실제 회로나 PCB 설계에서 콘덴서의 기생 전기 감각의 존재는 콘덴서의 필터 성능에 큰 영향을 미치므로 시스템 설계에서 기생 전기 감각이 상대적으로 작은 콘덴서를 선택해야 한다.

2.2 실제 콘덴서의 고주파 응답 특성

2.1절에서 우리는 실제 콘덴서가 기생 전감으로 인해 작동하는 것을 알고 있으며, 이로 인해 콘덴서 회로는 직렬 공명 회로가 된다.공명 주파수는 다음과 같습니다. 여기서 L은 동등한 감전입니다.C는 실제 용량이다.주파수가 f0보다 작으면 용량으로 나타납니다.주파수가 f0보다 크면 전기 감각으로 나타납니다.따라서 콘덴서는 저통 필터보다 저항 필터에 가깝다.콘덴서의 ESL 및 ESR은 콘덴서의 콘덴서와 관계없이 콘덴서의 구조와 사용되는 개전 재료에 의해 결정됩니다.같은 유형의 대용량 콘덴서를 교체하면 고주파 억제 능력이 향상되지 않습니다.주파수가 f0보다 낮으면 같은 유형의 대용량 콘덴서의 임피던스는 소용량 콘덴서보다 작지만 주파수가 f0보다 크면 ESL은 둘 사이의 임피던스에 차이가 없음을 확인합니다.고주파 필터 특성을 개선하기 위해서는 낮은 ESL을 가진 콘덴서를 사용해야 한다는 것을 알 수 있다.모든 콘덴서의 유효 주파수 범위는 제한되어 있습니다. 시스템의 경우 저주파 소음과 고주파 소음이 있기 때문에 일반적으로 다양한 유형의 콘덴서를 병렬로 사용하여 더 넓은 유효 주파수를 달성해야합니다.PCB는 isola 370hr PCB, 고주파 PCB, 고속 PCB, ic 기판, 같은 고정밀 및 고품질 PCB 제조업체입니다.ic 테스트보드, 임피던스 PCB, HDI PCB, Rigid Flex PCB, 매입식 블라인드, 고급 PCB, 마이크로파 PCB, telfon PCB 등 ipcb는 PCB 제조에 뛰어나다.