Андрей Трундов - Высокоскоростные печатные платы. Сохранение целостности электрических сигналов и электропитания

Конденсатор – это электрический элемент с двумя проводящими обкладками и слоем диэлектрика между ними. Основным параметром конденсатора является электрическая емкость С, определяющая возможный запас энергии электрического поля.

С = ɛ ɛ 0S/d

,где ɛ 0 – электрическая постоянная, ɛ – электрическая проницаемость диэлектрика между обкладками, S – площадь перекрытия обкладок, d – расстояние между обкладками

Рис. 13 Конструкция конденсатора

Конденсатор способен накапливать электрический заряд

q = CU

,где U – напряжение между обкладками конденсатора емкостью C.

Энергия электрического поля в конденсаторе равна

Благодаря возможности накопления и хранения электрической энергии в электрических схемах конденсатор применяют в качестве накопительного элемента. Накопительный конденсатор сглаживает провалы напряжения в цепи питания при быстрых изменениях токов в нагрузках. Накопительные конденсаторы большой емкости (десятки, сотни и тысячи микрофарад) рекомендуется устанавливать рядом с выходами источников электропитания. Нет необходимости устанавливать их близко к корпусам фильтруемых микросхем, поскольку основное их назначение – не отвод высокочастотных помех в землю, а накопление энергии.

В местах повышенной индуктивности полигонов и проводников питания, где имеются сужения, острые или прямые углы, или крутые изгибы, установка конденсаторов позволяет скомпенсировать паразитную индуктивность и уменьшить импеданс цепи питания. Таким образом, можно выполнить минимизацию и «выравнивание» импеданса по поверхности печатной платы.

Импеданс конденсатора снижается с ростом частоты. На нулевой частоте конденсатор имеет импеданс, который стремится к бесконечности.

Поскольку конденсатор обеспечивает низкоимпедансный путь для высокочастотных составляющих спектра сигнала, в цепях питания он применяется для отвода высокочастотных составляющих в опорный слой. В этом случае его называют фильтрующим. Для фильтрации питания в широком диапазоне частот устанавливают группы конденсаторов разных номиналов и размеров. Это позволяет снизить влияние ESL и ESR (эквивалентная последовательная индуктивность и эквивалентное последовательное сопротивление соответственно) каждого из них на общую амплитудно-частотную характеристику цепи питания.

Текст предоставлен ООО «ЛитРес».

Прочитайте эту книгу целиком, купив полную легальную версию на ЛитРес.

Безопасно оплатить книгу можно банковской картой Visa, MasterCard, Maestro, со счета мобильного телефона, с платежного терминала, в салоне МТС или Связной, через PayPal, WebMoney, Яндекс.Деньги, QIWI Кошелек, бонусными картами или другим удобным Вам способом.