Rozptýlená kapacita v elektronických obvodoch

Rozptýlená kapacita v elektronických obvodoch
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  228 zobrazení
3
 0
Rádioamatérov almanach

V tomto článku sa pozrieme na to, ako sa v elektronickom obvode vyskytuje rozptýlená (hovorovo bludná / parazitická) kapacita, čo má za následok jej vznik, ako môže ovplyvniť výkon obvodu a ako účinne znížiť rozptýlenú kapacitu vo vašom ďalšom zapojení.

Čo je to rozptýlená kapacita?

Základy elektroniky popisujú kapacitu ako meranie náboja, ktorý sa nahromadí na dvoch svorkách s rôznym potenciálom napätia. Takto sa vyrábajú kondenzátory. Rozptýlená kapacita je teda v podstate neúmyselný prejav elektrického náboja v obvode alebo v nekapacitných komponentoch. Kapacita je vlastnosť sústavy vodičov alebo elektrického vodiča, ktorá sa presne meria množstvom oddeleného elektrického náboja. Kapacita sa na nej často uchováva na jednotkovú zmenu alebo kolísanie elektrického potenciálu. Rozptýlená kapacita je preto typom kapacity, ktorá je nežiaduca, nadmerná a indukuje sa v rôznych elektronických komponentoch z dôvodu ich paralelného usporiadania.

Je veľmi jednoduché, aby sa v obvode začala prejavovať rozptýlená kapacita, respektíve jej následky. V podstate preto postačujú iba dva vodivé prvky, ktoré sú dostatočne uzavreté nad izolantom, aby sa začali správať ako kondenzátor. Rozptýlená kapacita sa môže vyskytovať na komponentoch, ako je induktor, tranzistor alebo dióda. Dokonca aj v prípade dvoch obyčajných paralelných vodičov na doske plošných spojov bude vždy existovať nejaká rozptýlená kapacita. Rozptýlenú kapacitu nájdete aj v akýchkoľvek vodičoch voči uzemneniu.

Na papieri sa rozptýlená kapacita vyjadruje vzorcom C = Q / V. Je to meranie náboja, ktorý sa nahromadí nad rozdielom potenciálov. Pri návrhu plošných spojov sa stretnete so vzorcom C = ϵ A / D, z ktorého vyplýva vzťah dielektrickej konštanty izolantu, plochy a vzdialenosti medzi vodičmi pre hodnotu kapacity.

Ovplyvňuje rozptýlená kapacita výkon obvodu?

Môžem sa zaručiť, že väčšina túlavých zvierat je zvyčajne celkom neškodná (Ak mi položíte otázku na túto vetu a jej význym, budem vedieť, že ste článok čítali). Keď do obvodu umiestnite kondenzátor, pri nízkej frekvencii sa správa ako otvorený obvod. Keď sa frekvencia zvyšuje, ten istý kondenzátor začne prepúšťať prúd.

Preto ak pracujete na nízkofrekvenčnom zapojení, je len veľmi málo nepravdepodobné, že by ste sa dostali do vážnych problémov s rozptýlenou kapacitou. Napríklad jednoduchý LED blikač nebude ovplyvnený rozptýlenou kapacitou, nakoľko pracuje na nízkej frekvencii. Problémy však celkom určite nastanú, pokiaľ návrh zahŕňa vysokú frekvenciu, ktorá by mohla výrazne znížiť reaktanciu rozptýlenej kapacity.

Pri vysokej frekvencii majú prvky s rozptýlenou kapacitou tendenciu správať sa ako skrat alebo virtuálny odpor. Účinky rozptýlenej kapacity sú notoricky známym problémom pri konštrukciách s operačnými zosilňovačmi, najmä medzi vstupom a výstupom zosilňovača. Vytvára spätnú väzbu, ktorá nepresne zvyšuje zosilnenie a mení špičkovú frekvenciu.

V prenosových vedeniach môže rozptýlená kapacita medzi vodičmi viesť k nezanedbateľným prenosovým stratám, čo má v konečnom dôsledku zhoršenie prenosového výkonu a aj kvality signálu. Rozptýlená kapacita sa môže vytvoriť aj medzi vodičom a susednou uzemňovacou rovinou - zemou obvodu, čo spôsobuje ďalšie problémy s integritou signálu pri vysokej frekvencii. Medzi problémy spôsobené nežiaducou kapacitou patrí aj problém s EMI.

Ako znížiť rozptýlenú kapacitanciu

Hoci ju nemožno úplne odstrániť, existujú spôsoby, ako minimalizovať rozptýlenú kapacitu v obvode.

  1. Umiestnite vodiče ďalej od seba - Či už ide o stopy na doske plošných spojov alebo káble vedené vedľa seba, môžete znížiť rozptylovú kapacitu zväčšením vzdialeností medzi nimi. Kapacita je nepriamo úmerná vzdialenosti a to je dôležité pravidlo pri zmierňovaní bludnej kapacity.

  2. Tienenie vodičov - Ak sa obávate, že v susedných stopých vzniká rozptýlená kapacita, môžete medzi ne pridať pásik uzemnenej medi. Medený pásik pôsobí ako tienenie, ktoré zabraňuje hromadeniu náboja.

  3. Znížte šírku stopy - Kapacita sa zvyšuje, keď sa zväčšuje plocha prierezu vodiča. Preto sa snažte minimalizovať šírku stopy, najmä v prípade tých, ktoré vedú vysokofrekvenčné signály.

  4. Odstráňte uzemňovaciu rovinu vnútornej vrstvy - Obrovská uzemňovacia rovina vnútornej vrstvy môže byť skvelá na riadenie tepla a kontrolu EMI, ale je to zlý nápad na zmiernenie rozptýlenej kapacity. Zvážte to pri navrhovaní zemniacej roviny pre vaše zapojenie.

Pomocou správneho softvéru na navrhovanie PCB a samozrejme skúseností s navrhovaním môžete zabezpečiť, aby váš návrh obvodu neobsahoval nežaiadúce účinky v podobe rozptýlenej kapacity. Rovnako je potrebná aj kontrola návrhu a prípadné jeho vyladenie tak, aby ste prechádzali možným problémom počas fungovania vášho zariadenia.

Informácia : Pokiaľ sa vám článok páčil, informácie v ňom boli pre vás užitočné a máte záujem o viac takýchto článkov, podporte drobnou sumou jeho autora. Ďakujeme
Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

       

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vaša reklama na tomto mieste

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo

ourpcb Promo

PCBWay Promo

ourpcb Promo

PCBWay Promo

ourpcb Promo


Webwiki Button