多くの場合、 PCB 配線は穴、テストスポットパッド、短いスタブラインなどを通過します。これらはすべて寄生容量を持っており、必然的に信号に影響を与えます。 信号に対する静電容量の影響は、送信側と受信側から分析する必要があり、開始点と終了点に影響を与えます。

最初にクリックして、信号送信機への影響を確認します。 急速に上昇するステップ信号がコンデンサに到達すると、コンデンサは急速に充電されます。 充電電流は、信号電圧の上昇速度に関係しています。 充電電流の式は次のとおりです。I= C * dV / dt。 静電容量が大きいほど、充電電流が大きくなり、信号の立ち上がり時間が速くなり、dtが小さくなり、充電電流も大きくなります。

信号の反射は、信号が感知するインピーダンスの変化に関連していることがわかっているので、分析のために、静電容量が引き起こすインピーダンスの変化を見てみましょう。 コンデンサ充電の初期段階では、インピーダンスは次のように表されます。

ここで、dVは実際にはステップ信号の電圧変化、dtは信号の立ち上がり時間、容量インピーダンスの式は次のようになります。

この式から、非常に重要な情報を得ることができます。ステップ信号がコンデンサの両端の初期段階に適用されると、コンデンサのインピーダンスは信号の立ち上がり時間とその静電容量に関係します。

通常、コンデンサ充電の初期段階では、インピーダンスは非常に小さく、配線の特性インピーダンスよりも小さくなります。 信号の負の反射はコンデンサで発生し、負の電圧信号は元の信号と重ね合わされ、送信機での信号のダウンスラストと送信機での信号の非単調性をもたらします。

受信側では、信号が受信側に到達した後、正の反射が発生し、反射信号がコンデンサの位置に到達し、そのような負の反射が発生し、受信側に反射して戻ってくる負の反射電圧も受信側で信号を発生させますダウンラッシュを生成するために終了します。

反射ノイズが信号に対して許容できる電圧振幅の5％未満であるためには、インピーダンスの変化が10％未満である必要があります。 では、静電容量インピーダンスはどうあるべきでしょうか？ 静電容量インピーダンスは並列インピーダンスであり、並列インピーダンスの式と反射係数の式を使用してその範囲を決定できます。 この並列インピーダンスの場合、容量インピーダンスをできるだけ大きくする必要があります。 容量インピーダンスがPCB配線特性インピーダンスのK倍であると仮定すると、コンデンサでの信号によって感じられるインピーダンスは、並列インピーダンスの式に従って取得できます。

つまり、この理想的な計算によれば、コンデンサのインピーダンスはPCBの特性インピーダンスの少なくとも9倍でなければなりません。 実際、コンデンサが充電されると、コンデンサのインピーダンスは増加し、常に最低インピーダンスのままであるとは限りません。 さらに、各デバイスには寄生インダクタンスがあり、インピーダンスが増加します。 したがって、このXNUMX倍の制限を緩和することができます。 以下の説明では、制限が5回であると想定します。

インピーダンスのインジケータを使用して、許容できる静電容量を決定できます。 回路基板の50オームの特性インピーダンスは非常に一般的であるため、50オームを使用して計算しました。

結論は次のとおりです。

この場合、信号の立ち上がり時間が1nsの場合、静電容量は4ピコグラム未満です。 逆に、静電容量が4ピコグラムの場合、信号の立ち上がり時間はせいぜい1nsです。 信号の立ち上がり時間が0.5nsの場合、この4ピコグラムの静電容量が問題を引き起こします。

ここでの計算は静電容量の影響を説明するためだけのものであり、実際の回路は非常に複雑であり、より多くの要因を考慮する必要があるため、ここでの計算が正確であるかどうかは実用上重要ではありません。 重要なのは、この計算を通じて静電容量が信号にどのように影響するかを理解することです。 回路基板への各要因の影響を知覚的に理解すると、設計に必要なガイダンスを提供し、問題が発生したときに問題を分析する方法を知ることができます。 正確な見積もりにはソフトウェアエミュレーションが必要です。

結論：

1. PCBルーティング中の容量性負荷により、トランスミッタ側の信号がダウンラッシュを生成し、レシーバ側の信号もダウンラッシュを生成します。

2.静電容量の許容誤差は信号の立ち上がり時間に関連しており、信号の立ち上がり時間が速いほど、静電容量の許容誤差は小さくなります。