용어라는 용어를 들었습니까? 커패시턴스 및 잃은 커패시턴스에 대한 논의를하기 전에 커패시터가 무엇인지 이해하는 것이 필수적입니다. 이제 우리는 PCB 회로에 대한 영향과 함께 커패시턴스 및 잃은 길잃은 커패시턴스 를 상세히 논의 할 것입니다.
커패시터는 절연체 (NG 및 SARAN, 1996)를 가로 질러 다수의 전기장의 능력을 최대한 활용하는 중요한 전자 부품이다.
커패시터 (종종 응축기라고도 함)는 TVS, Radios 및 기타 유형의 전자 장비에 널리 사용되는 에너지 저장 구성 요소입니다.
내용물
1, 잃은 정전 용량은 무엇입니까?
2, 길잃과 기생 커패시턴스의 차이
3, ‘길거리 정전 용량의 동향
4, 길거리 커패시턴스를 줄이는 방법
5, 변압기의 길잃은 커패시턴스
6, 결론
1, 잃은 정전 용량은 무엇입니까?
커패시턴스는 분리 된 전하량 (Geaghan, 2013)의 양에 의해 정확하게 측정 된 전도체 또는 전기 도체의 특성이다. 커패시턴스는 종종 유닛 변화 또는 전위의 변동 당 그것에 저장됩니다.
커패시턴스는 또한 전기 에너지의 관련 저장을 나타냅니다.
길잃은 커패시턴스 는 커패시턴스의 유형입니다. 병렬 정렬으로 인해 다양한 전자 부품에 유도 된 불필요한, 과량 또는 바람직하게는 불가피한 용량이 전형적으로 잃어버린 커패시턴스로 알려져있다.
그 길잃은 커패시턴스 는 조명기의 다른 연결 또는 핀셋의 팁 사이의 커패시턴스로 정의되는 특수한 종류의 측정 오류입니다.
기관이 개방 된 경우 커패시터의 측정에 합리적인 양의 잃어버린 양은 커패시터의 측정에 추가됩니다.
보상이 완전히 구현되면, 지그에서 생성 된 잃어버린 용량에 의해 정확하게 보상 될 수 있다고 말했다.
엔지니어는 RF에서 작동하는 고주파 시스템과 마이크로 웨이브 스펙트럼을 일반적 으로이 효과가 발생하는 것을 알고 있습니다.
인덕터에서, 부전용 커패시턴스는 일련의 저항을 생성하는 반면, PCB는 유도 된 커패시턴스가 동작 점을 변경하는 것을 보는 것이 일반적입니다.
다이오드, 인덕터 및 트랜지스터와 같은 모든 주 회로 요소는 내부 커패시턴스를 갖는 경향이 있으며 그 행동이나 패턴이 ‘이상적인’회로 요소로부터 조금 벗어날 수 있습니다. 또한 주어진 두 도체 (McAllister, 1991) 사이에는 0이 아닌 커패시턴스가 없습니다.
특히 인쇄 회로 기판 또는 전선 흔적과 같이 컨덕터가 밀접하게 이격 된 경우 특히 더 높은 주파수에서 중요하거나 더 가깝게 발음 될 수 있음을 명심하십시오.
이미지 1 : 잃은 커패시턴스
PCB에서
고전압 및 고주파 시스템에서 컨덕터는 다른 도체가 필요하지 않아도 커패시턴스를 생성합니다. 그것은 단지 환경과의 상호 작용으로 인해 유도되기 때문입니다.
인쇄 회로 기판 (PCB)에서는 시스템의 성능에 영향을 줄 수있는 원하지 않는 불필요한 커패시턴스가 많이 발생합니다.
전자 디자인 자동화 대부분의 상업용 인쇄 회로 기판을 설계하는 데 사용되는 컴퓨터 프로그램은 회로 기판 흔적 및 구성 요소의 잃어버린 커패시턴스 및 기타 기생충 영향을 계산할 수 있으며 회로 작동의 귀중한 시뮬레이션을 포함하는 경향이 있습니다.
이것은 기생 추출 (Kao, Lo, Singh, Basel, 2001)으로 알려져 있습니다.
그것은 잃어버린 커패시턴스가 대개 무시 될 수 있음을 주목할 가치가 있습니다. 많은 고주파 전기 회로에서는 거대한 문제가 될 수 있다고 말했습니다.
대부분의 증폭기 회로에서는 확장 된 주파수 응답을 갖는, 입력과 출력 사이의 길이의 범위의 커패시턴스는 활성 피드백 경로로서 작용할 수 있으며, 이는 전기 회로가 더 높은 주파수에서 빈번하게 진동한다.
이러한 원치 않는 불가피한 진동은 기생 진동 (Palmer & Joyce, 2003)으로 알려져 있음을 명심하십시오.
아래 그림을 사용하여 모든 PCB 기판에서 도체에 대해 쉽게 쉽게 계산할 수 있습니다.
이 커패시턴스는 이론적으로 작은 이산 커패시터가 필요한 다양한 장소에서 사용될 수 있지만 대부분의 경우 비효율적 인 방법으로 사용할 수 있습니다.
또한, 고주파 시스템은 바닥과 상부층 사이의 커패시턴스를 생성 할 수 있고; 이 층 사이의 단열재로 인해 CM2 당 약 3 pF의 무시할 수있는 범위에있을 것이라고 말했다.
이제 우리는 잃은 커패시턴스의 영향을 논의 할 것입니다.
효과
대부분의 고주파 증폭기의 대부분에서, 부품 리드와 같은 일부 잃어버린 인덕턴스와 쉽게 결합 할 수 있으며, 다양한 공진 회로를 형성하여 기생 진동이라고하는 현상을 이끌어 낼 수 있다는 것을 기억하는 것이 중요합니다.
거의 모든 인덕터에서, 기생 용량은 인덕턴스 자기 공진을 만드는 고주파에서 인덕턴스와 공감 할 수 있으며, 이것은 자체 공진 주파수로 알려져 있습니다. 이 특정 주파수보다 높으면 인덕터는 용량 성 리액턴스를 갖는다.
전기 회로의 설계자는 가능한 경우 잃은 커패시턴스를 최소화하거나 제거하기 위해 최선을 다합니다.
그들은 종종 전자 부품의 모든 리드를 모두 간결하게 유지하고 이러한 부품을 용량 성 커플 링을 제거하는 방식으로 그룹화함으로써 종종 이것을합니다.
OP-AMPS의 출력에 단단히 부착 된 부하 회로의 부하 회로의 부하 커패시턴스는 대역폭을 낮출 수 있습니다.
대부분의 고주파 전기 회로는 구성 요소 및 전선, 가드 링, 전력 평면, 접지 면직, 출력 및 입력 사이의 차폐, 스트립 라인 종단 및 원하지 않는 커패시턴스의 영향을 최소화하는 특수 설계 기술이 전문화 된 디자인 기술을 필요로합니다.
우리는이 섹션에서 많은 영토를 다뤘습니다.
다음 섹션에서는 잃은 길과 기생 커패시턴스의 차이점을 논의 할 것입니다.
이러한 용어는 종종 서로 교환 할 수 있지만, 당신이 알아야 할 중요한 차이점이 있습니다.
이미지 2 : 잃은 커패시턴스
2, 길잃과 기생 커패시턴스의 차이
2 개의 전기 도체 또는 부품이 물리적으로 근접한 경우, 충전을 수행하고, 이들 사이에 특정 전압 잠재력이 있으며, 이들은 그 중 가상 커패시터를 생성 할 가능성이 높다. 모든 도체가 적절하게 절연되어 있더라도 이것은 사실입니다.
이러한 도체 사이의 가상 커패시터는 종종 기생 커패시턴스라고합니다.
기생 용량은 근접성으로 인해 근접하여 존재하지 않고 비 이상적인 전기 회로 동작을 유발하는 2 개 이상의 전기 전도체 사이의 불가피한, 초과 및 원하지 않는 용량으로 정의됩니다.
잃은 정전 용량은 종종 고려되어 있듯이 일종의 기생 커패시턴스입니다. 환경의 전기 전도체의 합이며 환경 도체의 각각의 환경 도체의 정확한 거리에 의해 반비가 가중되는 특정 환경으로 인한 컨덕터의 용량입니다.
더 높은 주파수에서 기생 커패시턴스 더 높은 주파수에서는 회로의 전류 흐름이 종종 기생 커패시턴스에 의해 영향을받는 것을 언급 할 가치가 있습니다. 커패시터는 주파수가 증가 할 때 커패시터가 훨씬 우수한 도체가되는 경향이 있기 때문입니다.
회로의 주파수가 높을수록 더 많은 커패시터가 저항처럼 전도되어 짧은 코스에 접근합니다. 또한, 커패시터는 무한한 주파수에서 와이어처럼 작용한다는 것을 명심하십시오.
결과적으로, 그 효과가 낮은 주파수 (Queiroz and Calôba, 1990)에서 많은 영향에 영향을 미치지 않기 때문에 기생 커패시턴스가 높은 주파수에서 실제 문제가 될 수 있다고 상상할 수 있습니다. 더 높은 주파수에서 경험되는 기생 커패시턴스는 실수로 모든 PCB의 참조 평면을 섀시에 연결할 수 있습니다.
또한 기생 커패시턴스가 충전을 수행하는 전도체 사이에 형성 될 것으로 언급할만한 가치가 있습니다. 기생 용량은 금속 테이블이나 의자와 PCB가 그것의 위에 앉아있는 PCB 사이에서 개발 될 수 있습니다 (이것은 나무 같은 절연 재료로 만든 테이블이나 의자로 덜 가능성이 적습니다). 더 높은 주파수를위한 회로 설계는 종종 다른 전도성 몸체와 관련하여 PCB 레이아웃이나 전도체의 특정 배치와 관련하여 전반적인 설계에 더 많은주의를 기울여야합니다.
다음 섹션에서는 잃어버린 커패시턴스의 추세와 3 가지 변수의 영향을받는 동향에 대해 논의 할 것입니다.
3, ‘길거리 정전 용량의 동향
커패시터 구조의 세 가지 주요 요소는 생성 된 쇄량 커패시턴스의 수를 결정합니다. 이러한 모든 요소는 특정 양의 전계력 (이는 임의의 두 플레이트 사이의 전압)을 발전시키는 전계 플럭스의 양에 영향을 미치는 모든 요소에 영향을 미친다 (이것은 2005 년, 2005).
플레이트 간격
다른 모든 요인을 일정하게 유지하면서 플레이트 사이의 간격이 더 덜 잃어버린 커패시턴스를 제공합니다. 반면에, 더 가까운 판 간격은 더 많은 부전용 커패시턴스를 생성 할 수 있습니다. 더 가까운 플레이트 간격은 전계력이 높을 수 있으며 두 플레이트에 적용되는 임의의 특정 전압에 대해서는 상대적으로 높은 필드 플럭스 (두 비늘에서 축적 된 충전)가 발생합니다.
플레이트 영역
다른 모든 변수는 일정합니다. 더 많은 플레이트 영역은 더 많은 부전용 커패시턴스를 제공하며 플레이트 영역이 적은 면적이 적은 커패시턴스가 적습니다.
유전체 재료
다른 모든 변수를 일정하게 유지하면 유전체 재료의 유전율이 높아지면 더 큰 부전용 커패시턴스가 생산되지만 유전체 재료의 유전율이 적은 덜 잃어버린 커패시턴스가 덜 생성됩니다.
상대 유전율은 물질의 유전율을 나타냅니다. 그것은 진공 (순수) (루빈과 호, 2018)에 가깝습니다.
예를 들어, 7의 상대적 유전율을 갖는 유리는 진공의 표준 유전율의 7 배입니다. 따라서 다른 모든 변수가 동일 할 때 순수한 진공의 것과 비교하여 순수한 진공과 비교하여 7 배 더 강한 전계 플럭스의 생산으로 이어질 것입니다.
이 장에서는 잃어버린 커패시턴스의 다른 동향과 잃은 커패시턴스에 영향을 미치는 요소에 대해 논의했습니다. 다음 섹션에서는 잃어버린 커패시턴스를 낮추는 몇 가지 방법을 고려할 것입니다.
이미지 3 : 잃은 커패시턴스
4, 길거리 커패시턴스를 줄이는 방법
많은 응용 프로그램에서 여러 신호 라인 간의 길잃은 커패시턴스 가 고갈되거나 전체 설계에 영향을 줄 수 있습니다. 더 낮은 주파수에서, 잃어버린 커패시턴스는 종종 무시 될 수 있다는 것을 언급 할 가치가 있습니다. 그러나 높은 주파수에서는 전기 회로의 주요 문제 일 수 있습니다. 레이아웃 수준에서 끈 커패시턴스를 제어 할 수 있습니다.
스트레이 커패시턴스는 신호선과 다른 신호선 또는 기판과 신호선 사이에 발생 된 전기 결합으로 인해 종종 발생합니다. 많은 디자인에서 다른 신호와 관련하여 특정 그물의 잃어버린 커패시턴스를 낮추는 데 필수적이 될 수 있습니다.
이것들은 잃어버린 커패시턴스를 감소시키는 가장 효과적인 방법 중 일부입니다.
1. 특정 세트로부터 다양한 그물 사이의 간격을 늘리면 (길잃은 커패시턴스가 매우 중요한 경우) 중요합니다.
2. 나는 길이가 중요한 그물에 대해 더 높은 금속을 사용하고 있습니다.
3. 금속의 과도한 병렬 라우팅을 피하십시오
4. 낮은 길거리 커패시턴스가 필요한 다양한 네트워크 사이에 또 다른 참조 신호를 배치합니다 (잃어버린 커패시턴스가 필수적이지 않은 경우). 그것은 차폐라고합니다.
이 장에서는 잃어버린 커패시턴스를 줄일 수있는 네 가지 방법에 대해 설명합니다. 다음 섹션에서는 변압기에서 잃은 커패시턴스를 논의 할 것입니다.
이미지 4 : 레이아웃 레벨의 커패시턴스
5, 변압기의 길잃은 커패시턴스
변압기는 인덕터와 저항 (Smil, 2017)과 같은 필수 회로 요소입니다. 그들은 AC 전력에서 작동하는 거의 모든 전자 시스템에서 사용됩니다. 따라서 그들은 널리 사용됩니다.
이상적인 변압기는 순수한 자기 상호 유도 (한, Chau 및 Zhang, 2017)를 사용하여 1 차에서 2 차로 전압을 통과합니다. 1 차는 완전히 유도 성이므로 임의의 과도 전압 서지가 억제 될 가능성이있다.
또한 고주파 고조파와 소음은 전압을 자기 적으로 유도하기에 충분한 에너지가 없음을 명심하십시오.
이상적인 변압기는 다른 단어로 저역 통과 필터로 간주 될 수 있습니다.
서로 근접한 두 개의 도체가 커패시터를 형성하기 위해 언급 할 가치가 있습니다.
변압기 커패시턴스의 부작용
• 일시적인 성격의 고전압 스파이크는 1 차 변압기에서 정전 용량 커플 링을 통해 2 차 변압기로 전달 될 수 있습니다.
해결책
• 1 차 및 2 차 변압기 사이의 구리 실드를 사용하십시오.
• 품질의 두 번째 보빈 변압기를 사용하십시오.
이미지 5 : 변압기 커패시턴스의 부작용
6, 결론
이것은 모든 정보를 캡슐화하는 잃어버린 커패시턴스의 프라이머였습니다. 우리는 당신이 그것을 좋아했기를 바랍니다. 그것을 최대한 활용할 것입니다.
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