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設計における結合容量への対処

2020-08-17
インターコンの複雑なグループこのような接続は、結合容量の影響を受けます。
新しいIC用の回路を設計する場合でも、ディスクリートコンポーネントを備えたPCBレイアウト用に回路を設計する場合でも、設計内の導体のグループ間に結合容量が存在します。 DC抵抗、銅の粗さ、相互インダクタンス、相互容量などの寄生要素を真に排除することはできません。ただし、適切な設計を選択することで、これらの影響を、過度のクロストークや信号の歪みを引き起こさない程度まで減らすことができます。
カップリングインダクタンスは、次の2つの主要な方法で発生するため、簡単に見つけることができます。
1.垂直に動作しておらず、グランドプレーンを基準にして戻っている2つのネットは、互いに向き合うループを持つことができます(相互インダクタンス)。
2.リターン電流パスを提供するすべてのプレーンには、基準ネットとの結合インダクタンス(自己インダクタンス)があります。
結合容量はどこでも発生するため、特定がより困難になる可能性があります。導体がPCBまたはICレイアウトに配置されている場合は常に、ある程度の静電容量があります。これら2つの導体間の電位差により、通常のコンデンサのように充電および放電されます。これにより、変位電流が負荷コンポーネントから逸れて、信号が高周波でネット間をクロスオーバーします(つまり、クロストーク)。

適切な回路シミュレータツールのセットを使用すると、LTI回路の結合容量が時間領域と周波数領域の信号動作にどのように影響するかをモデル化できます。レイアウトを設計したら、インピーダンスと伝搬遅延の測定値から結合容量を抽出できます。結果を比較することにより、ネット間の不要な信号結合を防ぐためにレイアウトの変更が必要かどうかを判断できます。



結合容量をモデル化するためのツール
レイアウトが完了するまで、レイアウトの結合容量は不明であるため、結合容量のモデリングを開始する場所は回路図にあります。これは、戦略的な場所にコンデンサを追加して、コンポーネントの特定の結合効果をモデル化することによって行われます。これにより、コンデンサの配置場所に応じて、結合容量の現象論的モデリングが可能になります。
入出力容量。実際の回路(IC)の入力ピンと出力ピンは、ピンとグランドプレーンが分離されているため、ある程度の静電容量があります。これらの静電容量値は、通常、小さなSMDコンポーネントの場合は約10pFです。これは、レイアウト前のシミュレーションで検討する主要なポイントの1つです。
ネット間の静電容量。入力信号を伝送する2つのネットの間にコンデンサを配置すると、ネット間のクロストークがモデル化されます。被害者と攻撃者のネットを視覚化することで、攻撃者のスイッチを入れると被害者に信号がどのように誘導されるかを確認できます。これらの静電容量は非常に小さく、クロストークは相互インダクタンスにも依存するため、クロストークシミュレーションは通常、最高の精度を得るためにレイアウト後にのみ実行されます。
静電容量をグランドプレーンにトレースバックします。トレースが短い場合でも、グランドプレーンに対して寄生容量があり、短い伝送ラインでの共振の原因になります。

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