在整個PCBA生產(chǎn)制造過程中, PCB 設計是至關重要的一部分,今天主要是關于?PCB 雜散電容、影響PCB 雜散電容的因素,PCB 雜散電容計算,PCB雜散電容怎么消除。
一、什么是雜散電容?
從這個名字本身我們就可以知道,雜散的意思就是:“無章程,漫無目的,不在該在的地方。”
因為我們可以說雜散電容是電路各部分之間存在的不可避免的、無意的和不需要的電容。
雜散電容電容圖
電容不僅僅存在于電容內(nèi)部,事實上,任何兩個處于不同電位的表面,并且足夠靠近以產(chǎn)生電場,都具有電容,就像真正的電容一樣。
這種影響通常存在于電路中,例如:在導電線路和元件引線之間,這種意外的電容被稱為雜散電容。
雜散電容可能導致電路內(nèi)正常電流流動的中斷。
二、PCB 雜散電容大小計算
在普通的計算中,雜散電容大小公式:C = Q/V,是對在差分電位上積累的電荷的測量。
在PCB 設計中,雜散電容大小公式變?yōu)?:C= ?A/D,這意味著電容值與絕緣體的介電常數(shù)、面積、導體之間的距離之間的關系。
雜散電容計算公式
三、影響 PCB 雜散電容數(shù)量的因素
電容構造中,有三個因素決定了產(chǎn)生的雜散電容的數(shù)量,這些因素都會通過影響特定量的電場力(任何兩個板之間的電壓)產(chǎn)生的電場通量的量來影響雜散電容。
1、板間距
保持所有其他因素不變,板之間的間距越大,雜散電容就越小。
另一方面,更小的板間距會產(chǎn)生更多的雜散電容。
更緊密的板間距會導致更高的場力,并且對于施加到兩個板的任何特定電壓,這會導致相對較高的場通量(電荷在兩個尺度上累積)。
PCB 圖
2、板塊面積
所有其他變量都是常數(shù),更大的板面積提供更多的雜散電容,而較小的板面積產(chǎn)生更少的雜散電容。
3、介電材料
保持所有其他變量不變,介電材料的較高介電常數(shù)會產(chǎn)生較大的雜散電容,而介電材料的較低介電常數(shù)會產(chǎn)生較小的雜散電容。
相對介電常數(shù)表示材料的介電常數(shù),它接近真空(純)。
例如,相對介電常數(shù)為 7 的玻璃的標準介電常數(shù)是真空的 7 倍。因此,當所有其他變量都相等時,它將導致產(chǎn)生比純真空強 7 倍的電場通量。
四、PCB 設計如何降低雜散電容?
在很多應用中,多條信號之間的雜散電容可能會耗盡或者影響整個設計。
在較低頻率下,雜散電容往往可以忽略不計,在高頻下,雜散電容可能是電路中主要的問題,我們可以在布局的時候盡量降低雜散電容。
雜散電容通常是信號線與另一條信號線或者基板與信號線之間產(chǎn)生的電耦合而產(chǎn)生的。
以下是減少雜散電容的一些方法:
1、控制好電子元件的引線,保持比較短
保持電子元件的引線非常短,并且以消除電容耦合的方式對元件進行分組,可以減少雜散電容的生成。
這里舉一個簡單的例子:一般從制造商買來的新的電感,電感的引腳都會非常常,如下圖所示,引線可以在電感上衍生幾英寸。但是,將具有這么長引線的電感插 ? ?入電路中可能會在電路中產(chǎn)生一些問題。
當你的電感具有非常常的引線靠近彼此時,這些引線本質(zhì)上是電線,當電路中電線彼此靠近時,就會產(chǎn)生電容效應,即使是少量的電線也可能產(chǎn)生具有相當大的電容。
雜散電容可以用來阻止或者阻止低頻信號,這是因為電容或者充當電容的設備對低頻信號具有高阻抗,因此,低頻信號很難通過具有電容特性的電路,當你在電路中添加不需要的電容時,電路可以阻止低頻信號通過,如果是無線電路或者音頻電路,則可能會阻塞整個電路頻率范圍。
因此,電感引線必須保持較短(理想長度小于 1.5mm),以有效阻止雜散電容,產(chǎn)生電容效應,電容效應會限制電感通過低頻信號的能力。
表面貼紙電感可能更適用于電路,因為無鉛端子直接放置在電路的電源平面上,幾乎可以阻止所有電容。因為表面貼裝元件沒有引線,這可以限制電感,并且允許電感在電路中更好地傳遞低頻信號。
2、增加元器件或者組件之間的間距
增加元器件,組件,走線或者電纜等各個網(wǎng)絡的之間的間距非常重要,這樣可以減少雜散電容的產(chǎn)生。
因為雜散電容距離成反比,距離大,雜散電容就小,距離小,雜散電容就大。
3、添加屏蔽導體
也就是說在要求低的各種網(wǎng)絡之間放置另一個參考信號,也就是屏蔽導體。例如:在相鄰走線之間添加一條接地銅帶。
銅帶起到屏蔽作用,可以防止電荷積聚,從而減少雜散電容的產(chǎn)生。
4、減少走線寬度
當導體的橫截面積增加時,雜散電容會增加,因此減少走線寬度,尤其是對于傳導高頻信號的走線。
5、去除內(nèi)層地平面
大的內(nèi)層接地層可能非常適合熱管理和 EMI控制,但是對于雜散電容來說并沒有什么好處。
如果要減輕雜散電容,建議去除內(nèi)層地平面。
6、避免金屬過度平行布線
以上就是關于PCB 雜散電容以及減少 PCB 雜散電容技巧簡單的介紹,希望能夠?qū)Υ蠹矣杏茫瑲g迎大家多多指教。
審核編輯:湯梓紅
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