您可以估算具有固態(tài)電源和接地層的多層電路板中旁路電容的寄生串聯(lián)電感。由于芯片布局,使用電感 L 1 的近似值(圖1,綠色)陰影區(qū)域)。然后,假設(shè)您已將芯片和旁路電容直接連接到平面,請使用電感的近似值 L 2 由在平面之間捕獲的磁通量(藍(lán)色區(qū)域)表示。最后,您可能需要考慮芯片封裝本身的電感 L 3 (紅色區(qū)域)。單片陶瓷電容器結(jié)構(gòu)的內(nèi)部細(xì)節(jié)對總電感的影響很小。
芯片封裝電感(紅色區(qū)域)是零件中最不麻煩的。考慮到芯片的電源和接地引腳作為噪聲源,該電源的阻抗遠(yuǎn)大于電路板上電源和地之間的阻抗。 (如果不是這樣,你的電路板就會(huì)產(chǎn)生很多電源噪聲而不會(huì)起作用。)因此,芯片往往充當(dāng)固定的電流源,與 L 3 。換句話說, L 3 會(huì)影響芯片的電源和接地反彈但不是耦合到電源和接地層的噪聲。
芯片電源電流流過阻抗 L 2 和 L 1 生成大部分高頻電源和地平面噪聲來自圖1中的結(jié)構(gòu)。旁路電容控制的頻率范圍內(nèi)的電源和地平面噪聲因此與 L 2 + L 1 。計(jì)算 L 2 (藍(lán)色區(qū)域),假設(shè)在平面之間生成場強(qiáng)由于單個(gè)通道的直徑 D 與距離成反比并且與高度無關(guān),請使用 L 2 =(μ 0 /p)( H 2 )ln(2 S 2 / D )。使用 H 2 (英寸),數(shù)量μ 0 /p等于10.16 nH。
L 1 計(jì)算(綠色區(qū)域)首先劃分為由于電容器主體和焊盤引起的電感,然后由于過孔而將器件分開。主體,表面安裝焊盤和通孔焊盤的組合(假設(shè)通孔直接卡在安裝焊盤上)包括類似于傳輸線的長而寬的結(jié)構(gòu)。例如,0603安裝結(jié)構(gòu)大約30密耳寬,120密耳長(通過中心到通路中心),坐在某個(gè)高度, H 1 ,位于最近的實(shí)心參考平面上方。給定特征阻抗 Z 0 ,對于具有此寬度和高度的結(jié)構(gòu),時(shí)間延遲, T,對應(yīng)于它的長度,您可以近似歸因于身體和襯墊(忽略末端的邊緣場)的歸納貢獻(xiàn)為 L 1 (body)= Z 0 ' T 。您可以使用任何普通的傳輸線計(jì)算器來近似 Z 0 和 T 。接下來,假設(shè)通孔代表微小的電流元件,使用集成在藍(lán)色區(qū)域上的Biot-Savart定律近似于端部的過孔的歸納貢獻(xiàn)。結(jié)果是 L 1 (vias)=(μ 0 /2p)'( H 1 2 )(2/ D -1/ S 1 )。添加兩個(gè)貢獻(xiàn)以查找總數(shù), L 1 。僅當(dāng) S 大于 D 時(shí),此近似才有效。
圖1以圖形方式描繪了0603布局的計(jì)算,其中通孔卡在電容器安裝焊盤上。該圖顯示了總電感 L 1 與高度的關(guān)系。假設(shè)焊盤寬度為30密耳,總結(jié)構(gòu)長度(通過中心到通孔中心)為125密耳,通孔直徑為12密耳。 x標(biāo)記顯示實(shí)際測量結(jié)果。假設(shè) L 2 的值-em“> S 2 = 0.500且 H 2 = 0.005是0.22nH。兩者 L 1 和 L 2 隨高度變化很大。
如果將電容器安裝在電路板的背面,則必須對各種電感 L 2A , L 2B ,以及其他(黃色區(qū)域),因此說明了背面安裝的缺點(diǎn)。
如果必須使用痕跡將電容器過孔連接到電容器安裝焊盤,將這些走線的電感加到 L 1 。大約10 nH/in。對于典型的印制電路板走線,額外的走線電感很快就會(huì)增加。例如,0.050英寸。標(biāo)準(zhǔn)0603組件每端的長跡線為完成的布局電感增加了大約1 nH,大大提高了 L 1 。
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