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Abordar la capacitancia de acoplamiento en diseños

2020-08-17
Un complejo grupo de interconnects como estos se verán influenciados por la capacitancia de acoplamiento.
Ya sea que esté diseñando circuitos para un circuito integrado nuevo o para un diseño de PCB con componentes discretos, existirá capacitancia de acoplamiento entre grupos de conductores en su diseño. Nunca puede eliminar realmente parásitos como la resistencia de CC, la rugosidad del cobre, la inductancia mutua y la capacitancia mutua. Sin embargo, con las opciones de diseño adecuadas, puede reducir estos efectos hasta el punto de que no provoquen un exceso de diafonía o distorsión de la señal.
La inductancia de acoplamiento es bastante fácil de detectar ya que surge de dos formas principales:
1.Dos redes que no corren perpendiculares y están referenciadas de nuevo a un plano de tierra pueden tener bucles que se enfrentan entre sí (inductancia mutua).
2. Todo plano que proporcione una ruta de corriente de retorno tendrá alguna inductancia de acoplamiento con sus redes de referencia (autoinducción).
La capacitancia de acoplamiento puede ser más difícil de identificar, ya que ocurre en todas partes. Siempre que los conductores se coloquen en un diseño de PCB o IC, tendrán algo de capacitancia. Una diferencia de potencial entre estos dos conductores hace que se carguen y descarguen como un condensador típico. Esto hace que las corrientes de desplazamiento se desvíen de los componentes de carga y las señales se crucen entre redes a alta frecuencia (es decir, diafonía).

Con el conjunto adecuado de herramientas de simulación de circuitos, puede modelar cómo la capacitancia de acoplamiento en un circuito LTI afecta el comportamiento de la señal en el dominio del tiempo y el dominio de la frecuencia. Una vez que diseñe su diseño, puede extraer la capacitancia de acoplamiento de las mediciones de impedancia y retardo de propagación. Al comparar los resultados, puede determinar si se requieren cambios en el diseño para evitar el acoplamiento de señales no deseadas entre redes.



Herramientas para modelar la capacidad de acoplamiento
Debido a que se desconoce la capacitancia de acoplamiento en su diseño hasta que se complete el diseño, el lugar para comenzar a modelar la capacitancia de acoplamiento es en su esquema. Esto se hace agregando un capacitor en ubicaciones estratégicas para modelar efectos de acoplamiento específicos en sus componentes. Esto permite el modelado fenomenológico de la capacitancia de acoplamiento dependiendo de dónde se coloque el condensador:
Capacitancia de entrada / salida. Los pines de entrada y salida en un circuito real (IC) tendrán alguna capacitancia debido a la separación entre el pin y el plano de tierra. Estos valores de capacitancia suelen ser ~ 10 pF para componentes SMD pequeños. Este es uno de los puntos principales que se deben examinar en una simulación previa al diseño.
Capacitancia entre redes. La colocación de un condensador entre dos redes que transportan señales de entrada modelará la diafonía entre las redes. Al visualizar la red de la víctima y el agresor, se puede ver cómo encender al agresor induce una señal en la víctima. Debido a que estas capacitancias son bastante pequeñas y la diafonía también depende de la inductancia mutua, las simulaciones de diafonía normalmente solo se realizan después del diseño para obtener la mayor precisión.
Rastree la capacitancia hasta un plano de tierra. Incluso si una traza es corta, todavía tendrá capacitancia parásita con respecto al plano de tierra, que es responsable de la resonancia en líneas de transmisión cortas.

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