PCB Haberleri - Yüksek hızlı PCB tasarımında kapasitörlerin rolü

1. Bölüm: Kapacitörlerin klasifikasyonu

Kapacitörler devre tasarımında uygulama tarafından sınırlandırılır. Kapacitörler dört kategoriye bölebilir:

İlk kategori: AC bağlama kapasiteleri. Genelde Ghz sinyallerini birleştirmek için kullanılır.

İkinci kategori: Kıpırdama kapasiteleri. Çoğunlukla yüksek hızlı devre tahtasının güç tasarımının ya da topraklarının sesini uzaklaştırmak için kullanılır.

Üçüncü kategori: aktif veya pasif RC filtreme veya frekans seçim ağlarında kullanılan kapasitörler.

Dördüncü kategori: analog integratörler ve örnek-ve-hold devrelerde kullanılan kapasitörler.

Bu makalede, genellikle kapasitörlerin ikinci kategorisini tartışacağız.

Kapacitörler üretim işlemlerine ve materyallerine göre klasifik edildi ve genellikle bu farklı kapasitör formları var:

1. NPO keramik kapasiteleri

2. Polystyrene keramik kapasiteleri

3. Polipropiln kapasitörü

4. PTFE kapasitörü

5. MOS kapasitörü

6. Polykarbonat kapasitörleri

7. Polyester kapasitörü

8. Monolitik keramik kapasiteleri

9. Mica kapasitörü

10. Aluminum elektrolik kapasiteleri

11. Tantalum elektrolik kapasitörler

Gerçek tasarımda, fiyat ve satış gibi çeşitli sebepler yüzünden, sık sık kullanılan kapasitörler: keramik kapasitörler, aluminium elektrolik kapasitörler ve tantalum kapasitörler.

Bölüm 2: Kapacitörün özel modeli ve dağıtım parametreleri

Kapacitörlerin doğru ve mantıklı uygulaması için, modelde dağıtılmış her parametrenin özel modelini ve özel anlamı ve fonksiyonu anlamak doğal olarak gerekli. Diğer komponentler gibi, gerçek kapasitet "ideal" kapasitesinden farklıdır. "gerçek" kapasitörü, paketlerinin, materyallerinin etkisinden ve "parazitik" ekstra etkisinden dolayı induktans ve dirençliğin ekleme özellikleri var. "Komponentler veya "ideal olmayan" performansı, gösterimleri dirençli komponentler ve etkileyici komponentler, çizgi olmayan ve dielektrik depo performansı. " kapasitör modeli aşağıda gösterilir. Bu parazitik elementler tarafından tanımlanmış kapasitörün özellikleri yüzünden genellikle kapasitör üreticisinin tarifininde detaylı tanımlanır. Bu parazitik etkileri her uygulama içinde anlamanız sağ türü kapasitörü seçmenize yardım eder.

Yukarıdaki figürden, kapasitörün aslında altı parçadan oluşturulması gerektiğini görebiliriz. Kendi kapasitörü C'nin yanında, aşağıdaki komponentler var:

1. Eşitli seri dirençliği ESR RESR: Kapacitörün ekvivalent seri dirençliği kapasitörün pin dirençliğinden oluşturulmuş ve kapacitörün iki tabağının ekvivalent dirençliğinden oluşturulmuş. Büyük bir AC akışı kapasitörü arasından akıştığında, RESR kapasitörü enerji dağıtır (ve böylece kaybı oluşturur). Bunun radyo frekans devreleri ve enerji temsili yüksek akışları taşıyan kapasiteleri için ciddi sonuçlar var. Ama tam olarak yüksek impedans, küçük sinyal analog devrelerine büyük bir etkisi olmayacak. En düşük RESR'daki kapasiteler mike kapasitörleri ve film kapasitörleri.

2. Eğer eşit seri induktans ESL, LESL: Bir kapasitörün ekvivalent seri induktans kapasitörün pin induktansından oluşturulmuş ve kapacitörün iki tabağının ekvivalent induktansından oluşturulmuş. RESR gibi, LESL'in radyo frekansı veya yüksek frekans çalışma ortamlarında ciddi sorunları da var. Tam devre kendisi normalde DC veya düşük frekans şartları altında çalışıyor. Bu neden, kesin analog devrelerde kullanılan transistorlar, geçiş frekanslarının yüzlerce megahertz veya gigahertz'e uzatıldığı zaman hâlâ kazanmış ve çok düşük induktans değerleriyle rezonans sinyallerini artırabilir. Bu devreyi yüksek frekans koşulları altında güç terminalinin doğru açılmasının en önemli sebebi.

3. Eşitli paralel dirençlik EPR RL: Genelde kapasentör sızdırma saldırısı diyoruz. AC bağlama uygulamalarında, depo uygulamaları (analog integrörler ve örnek-ve-hold aygıtları gibi) ve kapasitörler yüksek impedans devrelerinde kullanıldığında, RL bir parça Önemli Parametredir, ideal kapasitörün yükü sadece dış akışı ile değişmelidir. Ancak, gerçek kapasitördeki RL, yükü RC zamanlı konstantleri tarafından belirlenmiş bir hızla yavaş sızdırıyor.

4. İki parametre RDA ve CDA kapasitörün dağıtım parametridir ama gerçek etkisi relativ küçük, bu yüzden burada tanıtılmayacaklar. Yani kapasitenin üç önemli dağıtım parametrisi var: ESR, ESL, EPR. En önemli olanlar ESR ve ESL. Aslında sadece RLC, kapasitör modelini analiz ederken modeli basitleştirmek için kullanılır, yani kapasitörün C, ESR ve ESL analiz etmek için. Gelecek hafta kapasitörün basitleştirilmiş modeline odaklanacağız.

5. Aşağıdaki detaylı modeli tanıtmak üzere, dizaynımızda sık sık kullanılan iki tür kapasitör hakkında konuşacağız:

6. Elektrolytik kapasitörler (tantalum kapasitörleri ve aluminium elektrolit kapasitörleri gibi) büyük bir kapasite sahiptir. Küçük izolasyon direnişleri yüzünden, aynı paralel direnişlik EPR küçük, sıçma akışı çok büyük (tipik değer 5-20nA/μF), bu yüzden depolama ve bağlama için uygun değil. Elektrolytik kapasiteler elektrik temsilleri için bypass kapasiteleri için daha uygun ve elektrik temsilini stabilize etmek için kullanılır. AC bağlantısı ve yükleme deposu için en uygun kapasitörler PTFE kapasitörleri ve diğer poliester (polipropilen, polystyrene, etc.) kapasitörleri.

7. Monolitik keramik kapasiteleri yüksek frekans devrelerinde kapasiteleri ayırmak için daha uygun, çünkü onların çok düşük ekvivalent seri indukatörü vardır, yani ekvivalent seri indukatörü ESL çok küçük ve geniş ayırma frekans grubu vardır. Bu yapısıyla harika bir ilişki var. Monolitik keramik kapasiteleri çok katı karışık metal filmlerinden ve keramik filmlerinden oluşturuyor. Bu çok katı filmleri seride yaralanmak yerine otobüs barlarına parallel ayarlanıyor. - Evet.

8. Bu hafta kapasitörlerin detaylı ekvivalent modeli hakkında konuştuk. Herkesin kapasitörlerin daha derin bir anlaması gerektiğine inanıyorum. Gelecek hafta çoğunlukla pratik analiz uygulamalarında kullandığımız basitleştirilmiş ekvivalent kapasitörler hakkında konuşmaya devam edeceğiz. Model ve impedance eğrinin ilk ve anlamı.

Yukarıdaki ise yüksek hızlı PCB tasarımında kapasitörlerin rolünü tanıtıyor. Ipcb, PCB üreticilerine ve PCB üretim teknolojisine de sağlıyor.