在高速或高频电路板上,PCB的寄生效果非常明显。这些寄生容量和寄生电感会导致串行、EMI、信号完整性等问题。处理高频、高速和混合信号PCB时,需要特殊处理,以减少寄生效果对信号的影响。
为了减少寄生电容和电感的影响,我们必须知道它们是如何生成的,才能对症下药。本节首先探讨如何计算PCB的寄生容量和寄生容量电感,然后讨论如何减少其影响。
PCB的导体一般都有走钢丝和洞(衬垫、铜套等都可能相当于走钢丝),两者的结构完全不同,DC-DC电源芯片讨论寄生效果时要分别分析这两种结构。
1)寄生容量
信号线/焊接磁盘的寄生容量:
我们知道平板电容器的容量计算公式是C=0 * S/D。其中0是介电常数,S是相对两板的面积,D是两板的距离。在介电常数恒定的情况下,正面积S越大,距离D越小,电容越大。
由于PCB的同一层中信号线和信号线之间的对应正面积较小,相邻层之间的间隙也很大,DC-DC控制芯片因此同一层内的线之间的寄生容量被认为是可以忽略的小。以移动线覆盖的面积为平板电容器的面积,以相邻层的间距为平板电容器的间距,忽略其他因素引起的小电容,可以将寄生电容的产生简化为平板电容器的电容。
可以如下图所示计算。(A是面积,D是与相邻参考层的间隙。在本例中,K=4.7考虑了PCB板的介电常数。)
从这个计算公式可以看出信号线,为了减少钎焊板的寄生电容,在设计PCB时,电压基准芯片首先要减少铜皮覆盖的总面积。二是增加层间距。实际上,可以选择层间距较大的PCB层结构,也可以清空相邻层的参考面。
孔的寄生容量:
不能等同于穿孔的寄生容量、平面电容器,通常按以下公式计算。
(其中D1是孔的外径,D2是通孔周围铜皮肤挖空部分的圆直径,T是PCB厚度,r是板的相对渗透率。)
从上面的计算公式可以看出,为了减少孔的寄生电容,必须使用小孔直径的孔,增加孔与铜皮的间距,选择更薄的PCB板。
2)寄生电感
信号线/垫寄生电感
计算如下:(w为线粗,l为线长,h为铜厚)这个公式看似复杂,但实际上对寄生电感影响最大的是线长L,减少L的长度是减少信号线寄生电感的最有效方法。
孔的寄生电感:
计算如下:(h表示板厚度,d表示通孔直径)
如公式所示,要减少孔的寄生电感,必须减少板厚,增加孔直径。
声明:本文章转自21ic电子网,如有侵权请联系站方处理。