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Adressierung der Kopplungskapazität in Designs

2020-08-17
Eine komplexe Gruppe von InterkontrollenEffekte wie diese werden durch die Kopplungskapazität beeinflusst.
Unabhängig davon, ob Sie Schaltungen für einen neuen IC oder für ein Leiterplattenlayout mit diskreten Komponenten entwerfen, besteht in Ihrem Entwurf eine Kopplungskapazität zwischen Leitergruppen. Parasiten wie Gleichstromwiderstand, Kupferrauheit, gegenseitige Induktivität und gegenseitige Kapazität können niemals wirklich beseitigt werden. Mit den richtigen Designoptionen können Sie diese Effekte jedoch so weit reduzieren, dass sie kein übermäßiges Übersprechen oder keine Signalverzerrung verursachen.
Die Kopplungsinduktivität ist ziemlich leicht zu erkennen, da sie auf zwei prinzipielle Arten auftritt:
1. Zwei Netze, die nicht senkrecht verlaufen und auf eine Grundebene zurückgeführt werden, können einander zugewandte Schleifen aufweisen (gegenseitige Induktivität).
2. Jede Ebene, die einen Rückstrompfad bereitstellt, hat eine gewisse Kopplungsinduktivität mit ihren Referenznetzen (Selbstinduktivität).
Die Kopplungskapazität kann schwieriger zu bestimmen sein, da sie überall auftritt. Jedes Mal, wenn Leiter in einer Leiterplatte oder einem IC-Layout platziert werden, haben sie eine gewisse Kapazität. Eine Potentialdifferenz zwischen diesen beiden Leitern bewirkt, dass sie sich wie ein typischer Kondensator laden und entladen. Dies bewirkt, dass Verschiebungsströme von Lastkomponenten weggeleitet werden und Signale mit hoher Frequenz (d. H. Übersprechen) zwischen Netzen übergehen.

Mit den richtigen Schaltungssimulator-Tools können Sie modellieren, wie sich die Kopplungskapazität in einer LTI-Schaltung auf das Signalverhalten im Zeit- und Frequenzbereich auswirkt. Sobald Sie Ihr Layout entworfen haben, können Sie die Kopplungskapazität aus Impedanz- und Ausbreitungsverzögerungsmessungen extrahieren. Durch Vergleichen der Ergebnisse können Sie feststellen, ob Layoutänderungen erforderlich sind, um eine unerwünschte Signalkopplung zwischen Netzen zu verhindern.



Werkzeuge zur Modellierung der Kopplungskapazität
Da die Kopplungskapazität in Ihrem Layout bis zum Abschluss des Layouts unbekannt ist, befindet sich der Ort, an dem Sie mit der Modellierung der Kopplungskapazität beginnen können, in Ihrem Schaltplan. Dazu fügen Sie an strategischen Stellen einen Kondensator hinzu, um bestimmte Kopplungseffekte in Ihren Komponenten zu modellieren. Dies ermöglicht eine phänomenologische Modellierung der Kopplungskapazität in Abhängigkeit davon, wo der Kondensator platziert ist:
Eingangs- / Ausgangskapazität. Die Eingangs- und Ausgangspins in einer realen Schaltung (ICs) haben aufgrund der Trennung zwischen dem Pin und der Masseebene eine gewisse Kapazität. Diese Kapazitätswerte betragen normalerweise ~ 10 pF für kleine SMD-Komponenten. Dies ist einer der wichtigsten Punkte, die in einer Vorlayout-Simulation untersucht werden müssen.
Kapazität zwischen Netzen. Durch Platzieren eines Kondensators zwischen zwei Netzen, die Eingangssignale übertragen, wird das Übersprechen zwischen den Netzen modelliert. Indem Sie das Netz des Opfers und des Angreifers visualisieren, können Sie sehen, wie das Einschalten des Angreifers ein Signal für das Opfer auslöst. Da diese Kapazitäten recht klein sind und das Übersprechen auch von der gegenseitigen Induktivität abhängt, werden Übersprech-Simulationen normalerweise nur nach dem Layout mit höchster Genauigkeit durchgeführt.
Verfolgen Sie die Kapazität zurück zu einer Masseebene. Selbst wenn eine Spur kurz ist, hat sie immer noch eine parasitäre Kapazität in Bezug auf die Grundebene, die für die Resonanz auf kurzen Übertragungsleitungen verantwortlich ist.

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