Berita PCB - Analisi Kapasitor Bypass dalam PCB Kelajuan Tinggi

Analisi Kapasitor Bypass dalam PCB Kelajuan Tinggi

1 Perkenalan

Bila volum sistem menurun dan frekuensi operasi meningkat, fungsi sistem menjadi lebih rumit, yang memerlukan berbilang modul fungsi terbenam berbeza untuk bekerja pada masa yang sama. Hanya apabila setiap modul mempunyai EMC yang baik dan EMI rendah, boleh menyadari seluruh fungsi sistem dijamin. Ini memerlukan sistem sendiri tidak hanya untuk mempunyai prestasi perisai yang baik dari gangguan luar, tetapi juga untuk tidak menghasilkan EMI serius ke dunia luar apabila bekerja dengan sistem lain pada masa yang sama. Selain itu, penyukaran bekalan kuasa semakin luas digunakan dalam desain sistem digital kelajuan tinggi, dan bekalan kuasa berbilang sering diperlukan dalam sistem. Bukan sahaja sistem kuasa susah untuk gangguan, tetapi bunyi yang dijana semasa bekalan kuasa boleh menyebabkan masalah EMC serius untuk seluruh sistem. Oleh itu, dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, bagaimana untuk menapis suara kuasa lebih baik adalah kunci untuk memastikan integriti kuasa yang baik. Artikel ini menganalisis ciri-ciri penapis kondensator, kesan induksi parasit kondensator pada prestasi penapis, dan fenomena loop semasa dalam PCB, dan kemudian membuat beberapa kesimpulan tentang bagaimana untuk memilih kondensator bypass. Artikel ini juga menganalisis secara mendesak mekanisme generasi bunyi bekalan kuasa dan bunyi melompat tanah, dan menganalisis dan membandingkan pelbagai kaedah tempatan kapasitor bypass dalam PCB berdasarkan mereka.

2 Karakteristik kehilangan masukan, karakteristik balas frekuensi dan karakteristik penapis kondensator

2.1 Karakteristik kehilangan masukan kondensator ideal

Kemampuan penapis kuasa EMI untuk menekan bunyi gangguan biasanya diukur oleh ciri-ciri kerugian penyisihan (Kehilangan Sisip). Kehilangan penyisipan ditakrif sebagai nisbah kuasa bunyi P1 dihantar dari sumber bunyi ke muatan bila tiada penapis yang disambung dengan kuasa bunyi P2 dihantar dari sumber bunyi ke muatan selepas penapis disambung, terjadikan dalam dB (desibel). Figur 1 menunjukkan ciri-ciri kehilangan penyisipan kondensator ideal. Boleh dilihat yang cerun lengkung kehilangan penyisihan yang sepadan dengan kondensator 1μF hampir 20dB/10 kali frekuensi.

Perhatikan salah satu ciri kehilangan penyisihan. Apabila frekuensi meningkat, nilai kehilangan penyisipan kondensator meningkat, iaitu nilai P1/P2 meningkat. Ini bermakna selepas sistem ditapis oleh kondensator, bunyi yang boleh dihantar ke muatan akan dikurangi. Kemampuan kondensator untuk penapis bunyi frekuensi tinggi diperbaiki. Dari analisis formula kondensator ideal, apabila kondensator adalah konstan, semakin tinggi frekuensi isyarat, semakin rendah impedance loop, iaitu, kondensator mudah untuk menapis komponen frekuensi tinggi. Kesimpulan dari kedua-dua aspek adalah sama.

Perhatikan lengkung yang sepadan dengan kondensator berbeza. Apabila frekuensi sangat rendah, nilai kehilangan penyisipan yang sepadan dengan pelbagai kondensator adalah kira-kira sama, tetapi semasa frekuensi meningkat, nilai kehilangan penyisipan kondensator kecil meningkat dengan kondensasi yang lebih besar. Jika ia lebih lambat, nilai P1/P2 akan meningkat lebih lambat, yang bermakna kondensator besar lebih mudah untuk menapis bunyi frekuensi rendah. Oleh itu, apabila merancang papan sirkuit kelajuan tinggi, kita biasanya meletakkan kondensator 1~10μF pada hujung input kuasa papan sirkuit untuk menapis bunyi frekuensi rendah; meletakkan 0.01~0.1 antara bekalan kuasa dan tanah setiap peranti di papan sirkuit. Kondensator μF penapis bunyi frekuensi tinggi.

Penapis kondensator yang tersambung antara bekalan kuasa dan tanah boleh dihitung dengan formula berikut: Tujuan penapisan kondensator ialah penapis komponen AC yang ditolak dalam sistem kuasa. Dari formula di atas, ia boleh dilihat bahawa apabila frekuensi adalah konstan, semakin besar nilai kapasitasi, semakin kecil impedance dalam loop, semakin mudah bagi isyarat AC mengalir melalui kapasitator ke pesawat tanah. Dengan kata lain, nampaknya semakin besar nilai kondensator, semakin baik kesan penapisan. Sebenarnya, ini bukan kes, kerana kondensator sebenar tidak ideal. Semua ciri-ciri kondensator. Kapensitasi sebenar mempunyai komponen parasitik, yang dicipta apabila plat kondensator dan petunjuk dicipta, dan komponen parasitik ini boleh sama dengan resistensi dan induktansi tersambung dalam siri pada kondensator, biasanya dipanggil resistensi siri yang sama (ESR) dan induktansi siri yang sama (ESL). Kondensator ini sebenarnya sirkuit resonan siri. Dalam litar sebenar atau rancangan PCB, kehadiran induksi parasit kondensator akan mempunyai kesan besar pada prestasi penapisan kondensator, jadi kondensator dengan induksi parasit relatif kecil patut dipilih dalam rancangan sistem.

2.2 Karakteristik balas frekuensi tinggi bagi kondensator sebenar

Dari Seksyen 2.1, kita tahu bahawa kondensator sebenar berfungsi kerana induktan parasit, yang menjadikan sirkuit kondensator sirkuit resonan. Frekuensi resonansi adalah, di mana: L adalah induktan yang sama; C adalah kapasitasi sebenar. Apabila frekuensi kurang dari f0, ia kelihatan sebagai kapasitasi; apabila frekuensi lebih besar daripada f0, ia kelihatan sebagai induksi. Oleh itu, kondensator lebih seperti penapis hentian-band daripada penapis laluan rendah. ESL dan ESR kondensator ditentukan oleh struktur kondensator dan bahan dielektrik yang digunakan, dan tidak ada hubungannya dengan kondensasi kondensator. Kemampuan untuk menekan frekuensi tinggi tidak akan ditambah dengan menggantikan kapasitas-besar kapasitas jenis yang sama. Impedansi kondensator-kapasitas yang lebih besar jenis yang sama lebih kecil daripada impedance kondensator-kapasitas kecil apabila frekuensi lebih rendah daripada f0, tetapi apabila frekuensi lebih besar daripada f0, ESL menentukan bahawa tidak ada perbezaan dalam impedance antara kedua-dua. Ia boleh dilihat bahawa untuk meningkatkan ciri-ciri penapisan frekuensi tinggi, perlu digunakan kondensator dengan ESL yang lebih rendah. Julat frekuensi yang berkesan bagi mana-mana jenis kondensator terbatas, dan bagi sistem, terdapat kebisingan frekuensi rendah dan kebisingan frekuensi tinggi, jadi biasanya diperlukan menggunakan jenis kondensator berbeza secara paralel untuk mencapai julat frekuensi yang berkesan lebih luas.ipcb adalah pembuat PCB berkualiti tinggi, seperti: isola 370hr PCB, PCB frekuensi tinggi, PCB kelajuan tinggi, substrat ic, papan ujian ic, PCB impedance, HDI PCB, Rigid-Flex PCB, PCB buta terkubur, PCB maju, PCB microwave, PCB telfon dan ipcb lain adalah baik dalam penghasilan PCB.