多層電路板中旁路電容的寄生串聯(lián)電感

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?？紤]到芯片的電源和接地引腳作為噪聲源，該電源的阻抗遠大于電路板上電源和地之間的阻抗。 （如果不是這樣，你的電路板就會產(chǎn)生很多電源噪聲而不會起作用。）因此，芯片往往充當固定的電流源，與 L 3 。換句話說， L 3 會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 。計算 L 2 （藍色區(qū)域），假設在平面之間生成場強由于單個通道的直徑 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），坐在某個高度， H 1 ，位于最近的實心參考平面上方。給定特征阻抗 Z 0 ，對于具有此寬度和高度的結(jié)構(gòu)，時間延遲， T，對應于它的長度，您可以近似歸因于身體和襯墊（忽略末端的邊緣場）的歸納貢獻為 L 1 （body）= Z 0 ' T 。您可以使用任何普通的傳輸線計算器來近似 Z 0 和 T 。接下來，假設通孔代表微小的電流元件，使用集成在藍色區(qū)域上的Biot-Savart定律近似于端部的過孔的歸納貢獻。結(jié)果是 L 1 （vias）=（μ 0 /2p）'（ H 1 2 ）（2/ D -1/ S 1 ）。添加兩個貢獻以查找總數(shù)， L 1 。僅當 S 大于 D 時，此近似才有效。

圖1以圖形方式描繪了0603布局的計算，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標記顯示實際測量結(jié)果。假設 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。

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增加。例如，0.050英寸。標準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 。