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信号完好性电容器中的电流活动简析

  电容是对两个导体在给定电压下存储电荷功率的衡量。电容值越大,就从另一方面代表着导体在相同电压下能够有显着效果地地存储更多的电荷。假如构成的两个导体之间的电压升高,则存储的电荷就增多,但其电容值不会改动,并且存储电荷的功率也不会改动。

  实践上,两个导体之间的电容量取决于导体的几许结构和周围介质的资料特点,而与施加的电压彻底无关。当电压加倍时,存储的总电荷量也加倍,而二者的比值坚持不变。但是,两个导体之间的间隔越小,或它们的堆叠面积越大,它们的电容量就会越大。

  电容的奇妙之处在于,即便两个导体之间没有直接的连接线(可能是两条不同的信号线),导体之间也总是有电容存在的。在某些情况下,电流能够流经电容,这就引起了串扰和其他信号完好性问题。

  抱负电容器中,被介质资料隔脱离的两个导体之间没有直流通路。由于导体之间是绝缘的介质,所以一般以为实践电容器中没有一点电流流过。那么,怎么样才能够使电流流过绝缘介质呢?如之前所述的,只有当两个导体之间的电压变化时,才可能有电流流经电容器。

  两个导体之间的确有显着的电流活动。例如,为添加两个导体之间的电压,就必须在一个导体上添加正电荷,并从另一个导体上取走正电荷。这看起来就像是把正电荷加到一个导体上, 这些正电荷又从另一个导体出来。所以,当导体之间的电压变化时,就等效电流流过电容器。一般把这种等效流过电容器真空中的电流称为“位移电流”。

  传导电流是导体中自由电荷的运动。极化电流则与传导电流不同,它是当极化改动时,例如当资料内部的电场改动时,电介质中被束缚电荷的运动。而位移电流则是确实空中的电场变化时电流活动的特殊情况。

  其间,C表明电容量(单位为pF),ε_0表明自由空间的介电常数(为0.089 pF/cm或0.225 pF/in),A表明平板的面积,h表明平板距离。

  上述关系式表明晰电容器的一个重要几许结构特征;导体距离越大,电容量就越小;导体堆叠面积越大,电容量就越大。

  剖析集成电路或多层印制电路板中电源和地平面之间的电容量。为了减小电源分配体系中的电压轨迹陷落,就要在电源和地之间有满足的去耦电容。在一段时间内,电容能够阻挠电源电压的下沉。

  一般来说,尽管多层电路板中存在平面电容,但它太小了,在电源办理中起不到很显着的效果。电源与地平面的实践效果便是为芯片和去耦电容器之间供给低电感途径,而不是直接供给去耦电容。

  大多数均匀互连都有横截面固定的信号途径和回来途径。这样,信号途径与回来途径之间的电容与互连的长度成份额。

  假如互连长度加倍,则线条之间的总电容也加倍,所以用单位长度电容能方便地描绘互连线条之间的电容。只需横截面是均匀的,单位长度电容就坚持不变。在均匀横截面的互连中,信号途径与回来途径之间的电容为 :

  还有两种电路板常见横截面互连的有用近似式,便是微带线和带状线。在微带线中,信号线在介质层上面,介质层下面是平面,在带状线中,有两个平面供给回来途径。

  关于高频信号而言,不管两个平面之间是不是直流相通,它们其实便是短接在一同的,所以能够为是相连的。相关于信号线,这两个平面是对称的,介质资料即电路板叠层彻底包裹住了信号线 mil线欧姆,表层走线的单位长度电容约为每英寸3 pF,内层走线的单位长度电容约为每英寸3. 5 pF,内层走线的单位长度电容稍高于表层走线。

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