Что такое паразитная емкость

Паразитная емкость

Паразитная ёмкость — нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем.

Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей:

Паразитные ёмкости нужно принимать во внимание в микроэлектронных схемах, поскольку в них расстояние между проводниками мало, а их площадь может быть достаточно большой. В результате в схеме может образоваться конденсатор, что является нежелательным.

См. также

Литература

Смотреть что такое «Паразитная емкость» в других словарях:

паразитная емкость — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN spurious capacitancestray capacitance … Справочник технического переводчика

паразитная емкость — pašalinė talpa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Ne savoji, o kitų aplinkinių elementų ar objektų lemiama elektrinio ar elektroninio elemento, komponento ar įtaiso elektrinė talpa. atitikmenys: angl. parasitic… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

паразитная емкость сигнального трансформатора — Электрическая емкость трансформатора, определяемая элементами его конструкции [ГОСТ 20938 75] Тематики трансформатор Классификация >>> Синонимы паразитная емкость EN stray capacitance DE streukapazität des Signalübertragers FR capacité… … Справочник технического переводчика

паразитная емкость монтажа — — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN stray wiring capacity … Справочник технического переводчика

Паразитная емкость сигнального трансформатора — 80. Паразитная емкость сигнального трансформатора Паразитная емкость D. Streukapazitat des Signalübertragers E. Stray capacitance F. Capacité parasite Электрическая емкость трансформатора, определяемая элементами его конструкции Источник: ГОСТ… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Паразитная ёмкость — нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем. Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей: Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из за непредсказуемости фазовых… … Википедия

вредная емкость — pašalinė talpa statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Ne savoji, o kitų aplinkinių elementų ar objektų lemiama elektrinio ar elektroninio elemento, komponento ar įtaiso elektrinė talpa. atitikmenys: angl. parasitic… … Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas

Паразитные емкости — Паразитная ёмкость нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем. Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей: Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из за… … Википедия

Паразитные конденсаторы — Паразитная ёмкость нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем. Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей: Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из за… … Википедия

Паразитные утечки — Паразитная ёмкость нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем. Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей: Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из за… … Википедия

Источник

Паразитная емкость является серьезной проблемой в высокочастотных цепях и часто является фактором, ограничивающим рабочую частоту и полосу пропускания электронных компонентов и цепей.

СОДЕРЖАНИЕ

Описание

Когда два проводника с разными потенциалами расположены близко друг к другу, на них действует электрическое поле друг друга, и они накапливают противоположные электрические заряды, как конденсатор. Для изменения потенциала v между проводниками требуется, чтобы ток i входил в проводники или выходил из них, чтобы заряжать или разряжать их.

Катушки для высоких частот часто имеют корзиночную намотку, чтобы минимизировать паразитную емкость.

Эффекты

Емкость Миллера

Предполагая, что сам усилитель имеет высокое входное сопротивление, поэтому его входной ток незначителен, ток на входной клемме равен

Таким образом, емкость на входе усилителя равна

C M знак равно C ( 1 + А ) <\ Displaystyle С _ <\ текст > = С (1 + А) \,>

V о знак равно А 1 + j ω р я C M V я <\ displaystyle V _ <\ text > = <\ frac <1 + j \ omega R _ <\ text > C _ <\ text >>> V _ <\ text > \,>

Полоса пропускания усилителя ограничена спадом высоких частот на

ж знак равно 1 2 π р я C M знак равно 1 2 π р я C ( 1 + А ) <\ displaystyle f = <1 \ over 2 pi R _ <\ text > C _ <\ text >> = <1 \ over 2 pi R _ <\ text > C (1 + A )> \,>

Источник

Паразитная ёмкость

Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей:

* Паразитные положительные и отрицательные обратные связи. Из-за непредсказуемости фазовых характеристик тип паразитных связей может произвольно меняться. В усилителях положительная обратная связь может приводить к самовозбуждению, отрицательная — к уменьшению коэффициента передачи.

Паразитные LC-контуры.Паразитные ёмкости нужно принимать во внимание в микроэлектронных схемах, поскольку в них расстояние между проводниками мало, а их площадь может быть достаточно большой. В результате в схеме может образоваться конденсатор, что является нежелательным.

Связанные понятия

При включении биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером (ОЭ) входной сигнал подаётся на базу относительно эмиттера, а выходной сигнал снимается с коллектора относительно эмиттера. При этом выходной сигнал инвертируется относительно входного (для гармонического сигнала фаза выходного сигнала отличается от входного на 180°). Данное включение транзистора позволяет получить наибольшее усиление по мощности, потому что усиливается и ток, и напряжение.

Полупроводнико́вый стабилитро́н, или диод Зенера — полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. До наступления пробоя через стабилитрон протекают незначительные токи утечки, а его сопротивление весьма высоко. При наступлении пробоя ток через стабилитрон резко возрастает, а его дифференциальное сопротивление падает до величины, составляющей для различных приборов от долей oма до сотен oм. Поэтому в режиме пробоя напряжение на стабилитроне поддерживается с заданной точностью.

Источник

Паразитные эффекты в конденсаторах

Часто возникает необходимость выбора того или иного типа конденсатора для конкретного применения, но не совсем понятны преимущества и недостатки различных типов. Выбор правильного типа конденсатора для конкретного применения в действительности не так уж сложен.

Вообще говоря, большинство конденсаторов по назначению можно разделить на следующие четыре основные категории:

Рис. 1. Примеры использования конденсаторов

Даже если существует около дюжины наиболее распространенных типов конденсаторов, включая поликристаллические, пленочные, керамические, электролитические и т. д., вы обнаружите, что только один или два типа будут наиболее приемлемы для конкретного применения, поскольку использование других типов конденсаторов вызовет паразитные эффекты.

В отличие от идеальной модели конденсатора реальный конденсатор обладает дополнительными паразитными компонентами (или неидеальным поведением), которые проявляются в форме резистивных и индуктивных элементов, нелинейности и диэлектрической памяти.

Характеристики конденсатора, обусловленные наличием этих компонентов, обычно указываются в спецификации изготовителя. Чтобы правильно выбрать тип конденсатора для каждого конкретного применения, необходимо понимать последствия, связанные с паразитными компонентами конденсатора.

Самыми распространенными паразитными эффектами конденсатора являются (рис. 2):

Рис. 2. Эквивалентная схема реального конденсатора

Утечка заряда конденсатора (RL) является важным параметром при использовании конденсаторов для связи по переменному току и в приложениях, связанных с хранением заряда, таких как аналоговые интеграторы и схемы выборки-хранения, а также при использовании конденсаторов в высокоимпедансных цепях.

У идеального конденсатора (рис. 3 а), заряд Q изменяется только в соответствии с задаваемым внешним током. Однако, в реальном конденсаторе (рис. 3 б) заряд может стекать через сопротивление утечки со скоростью, определяемой постоянной времени R-C-цепочки.

Рис. 3. Идеальный конденсатор и модель утечки

Конденсаторы электролитического типа (танталовые и алюминиевые), отличающиеся высокой емкостью, имеют очень большой ток утечки (обычно порядка 5–20 нА/1 мкФ) из-за плохого сопротивления изоляции и потому не пригодны для применения в схемах хранения заряда и связи по переменному току.

Для этих целей лучше выбрать тефлон (политетрафторэтилен) и другие поликристаллические типы конденсаторов (полипропилен, полистирол и т. д.).

Под эквивалентным последовательным сопротивлением (ЭПС, RESR) подразумевают сопротивление выводов конденсатора последовательно с эквивалентным сопротивлением пластин конденсатора.

Наличие ЭПС приводит к рассеянию энергии на конденсаторе (и, следовательно, снижению производительности) при протекании по нему больших переменных токов. Это может иметь серьезные последствия при использовании конденсаторов в высокочастотных схемах или при блокировки питания, когда через конденсатор текут значительные пульсирующие токи.

Однако в прецизионных высокоимпедансных низкоуровневых аналоговых схемах маловероятно проявление этого эффекта.

Наименьшим ЭПС обладают слюдяные и пленочные конденсаторы.

Эквивалентная последовательная индуктивность (ЭПИ, RESL) конденсатора представляет собой индуктивность выводов конденсатора последовательно с эквивалентной индуктивностью пластин конденсатора. Подобно ЭПС, ЭПИ также может создать проблемы на высоких частотах, даже если сами прецизионные схемы работают на низких частотах или при постоянном напряжении.

Причина в том, что транзисторы, используемые в прецизионных аналоговых схемах, могут иметь коэффициент усиления больше единицы в полосе частот (F), определяемой сотнями мегагерц или даже единицами гигагерц. На таких частотах наличие даже малой индуктивности может повлечь усиление резонанса в цепи. Поэтому важно, чтобы выводы питания таких схем были соответствующим образом развязаны на высоких частотах.

Электролитические, бумажные или пластиковые пленочные конденсаторы не обеспечивают должной развязки на высоких частотах. Они состоят из двух полос металлической фольги, разделенной слоями бумажного или пластикового диэлектрика и свернутой в рулон.

Такая структура обладает значительной собственной индуктивностью и уже на частотах в несколько мегагерц ведет себя скорее как катушка индуктивности, а не как конденсатор.

Наиболее уместны для развязки на высоких частотах монолитные керамические конденсаторы, обладающие очень малой последовательной индуктивностью. Такие конденсаторы представляют собой многослойную структуру из металлических пластин и керамического диэлектрика. Эти пластины соединены между собой параллельно двумя электрическими шинами, а не свернуты в рулон.

Некоторым недостатком керамических конденсаторов является то, что они могут быть чувствительны к вибрациям (микрофонный эффект). Некоторые типы могут даже быть саморезонансными с относительно высокой добротностью Q, поскольку наряду с низкой индуктивностью они обладают малым последовательным сопротивлением. С другой стороны, дисковые керамические конденсаторы иногда обладают значительной индуктивностью, хотя и стоят они дешевле.

В таблицах выбора типа конденсатора иногда встречается термин «фактор рассеяния». Поскольку указать в отдельности характеристики эквивалентной последовательной индуктивности, эквивалентного последовательного сопротивления и утечки конденсатора достаточно сложно, многие производители объединяют утечку, ЭПС и ЭПИ единым термином — «фактор рассеяния» (dissipation factor — DF), который, по существу, описывает неэффективность конденсатора.

Фактор рассеяния определяется как отношение энергии, рассеиваемой на конденсаторе за один такт, к энергии, сохраненной за этот такт. Поскольку на высоких частотах потери энергии на конденсаторе моделируются, главным образом, как последовательное сопротивление, фактор рассеяния можно оценить как отношение эквивалентного последовательного сопротивления, ЭПС, к общей реактивности конденсатора:

Оказывается, фактор рассеяния эквивалентен обратной величине добротности конденсатора, Q, которая иногда включается в спецификацию производителя.

Монолитные керамические конденсаторы могут прекрасно служить для развязки на высоких частотах, но они обладают значительной диэлектрической абсорбцией (RDA, CDA), что делает их непригодными для хранения заряда в усилителях выборки — хранения. Диэлектрическая абсорбция представляет собой гистерезисоподобное внутреннее распределение заряда.

Если заряженный конденсатор быстро разрядить, а затем разомкнуть его цепь, наличие диэлектрической абсорбции приведет к частичному восстановлению заряда конденсатора (рис. 4). Количество восстановленного заряда зависит от предыдущего заряда конденсатора. В сущности, этот эффект является зарядовой памятью конденсатора и вызовет ошибки в любом усилителе выборки-хранения, где такой конденсатор используется для хранения заряда.

Рис. 4. Восстановление заряда конденсатором

Для таких приложений лучше использовать конденсаторы поликристаллических типов, о которых упоминалось ранее, то есть полистирольные, полипропиленовые или тефлоновые. Эти конденсаторы обладают очень малой диэлектрической абсорбцией (обычно

В табл. 1 дается общее сравнение характеристик различных типов конденсаторов.

Таблица 1. Сравнительные характеристики типов конденсаторов

Чтобы быть уверенным в том, что аналоговый контур развязан соответствующим образом как на высоких, так и на низких частотах, лучше всего устанавливать параллельно конденсатор электролитического типа и монолитный керамический конденсатор.

Такая комбинация будет иметь высокую емкость на низких частотах, и сохранит ее на достаточно высоких частотах. Вообще говоря, нет необходимости устанавливать на каждую интегральную микросхему отдельный танталовый конденсатор, за исключением некоторых критических случаев. Если расстояние между каждой микросхемой и конденсатором не превышает 10 см, вполне возможно использовать один танталовый конденсатор на несколько ИС.

Другой немаловажный момент, который не следует забывать при развязке на высоких частотах, — это физическое расположение конденсатора (рис. 5). Даже короткий отрезок провода обладает значительной индуктивностью, поэтому монтаж конденсаторов необходимо проводить как можно ближе к корпусу ИС и использовать достаточно широкие и короткие дорожки печатной платы.

Рис. 5. Примеры включения конденсатора

Идеальным вариантом для развязки на высоких частотах являются конденсаторы для поверхностного монтажа. Их использование позволяет избежать влияния индуктивности выводов конденсатора. Однако может подойти и обычный конденсатор с проволочными выводами при условии, что длина выводов не превышает 1,5 мм.

Вот основные рекомендации по использованию развязывающих конденсаторов:

Только что мы обсудили паразитные эффекты, которыми обладает конденсатор как конструктивный элемент схемы. Поговорим теперь о так называемой паразитной емкости. Подобно обычному конденсатору, образованному двумя параллельными пластинами, паразитная емкость образуется всякий раз, когда два проводника расположены близко друг к другу (особенно если они параллельны) и при этом не соединены между собой, а также не разделены друг от друга экраном Фарадея (рис. 6):
где C — емкость в пФ,
ER — диэлектрическая постоянная для воздуха (диэлектрическая проницаемость),

Рис. 6

Паразитная емкость обычно образуется между параллельными дорожками печатной платы (рис. 7а) или между дорожками и полигонами на противоположных сторонах печатной платы (рис.7 б). К сожалению, проявление и следствия паразитной емкости — особенно на высоких частотах — наблюдаются чаще всего при непосредственном моделировании схемы и могут вызвать серьезные проблемы уже тогда, когда плата системы собрана и запрограммирована. В качестве примеров нарушений работы схемы, вызванных паразитной емкостью, можно привести повышенный уровень шума, снижение частотного диапазона работы устройства и даже нестабильность.

Рис. 7.

Строго говоря, полностью устранить паразитную емкость невозможно. Единственный верный способ — предпринять соответствующие меры, чтобы свести этот эффект к минимуму.

Один из возможных способов снижения влияния паразитной емкости — использование экрана Фарадея. Экран Фарадея представляет собой обычный заземленный проводник, расположенный между источником воздействия и контуром, который необходимо экранировать. Ниже, на рис. 8, изображена эквивалентная схема, на которой показано как источник высокочастотного шума VN через паразитную емкость С влияет на общий импеданс цепи Z1. Если возможности по управлению источником шума VN или расположением цепи Z1 ограничены или отсутствуют вообще, введение экрана Фарадея будет наилучшим решением.

Рис. 8

Как показано ниже (рис. 9а), экран Фарадея разрывает связующее электрическое поле. Обратите внимание на то, что шумы и токи наводки замыкаются экраном на сам источник, исключая их влияние на Z1 (рис. 9б).

Рис. 9

Еще одним примером может служить емкостная связь в керамических корпусах интегральных схем (рис. 10). В некоторых таких корпусах к металлизированному ободу, расположенному в верхней части корпуса, припаивается крышка из кобальт-никелевого сплава. Производители корпусов предлагают только два варианта: металлизированный ободок может соединяться с одним из угловых выводов корпуса или же может остаться в подвешенном состоянии. В большинстве логических микросхем в одном из углов корпуса располагается вывод заземления, и тем самым крышка оказывается заземленной. Однако это не касается аналоговых микросхем, многие из которых не имеют вывода заземления в углу корпуса. В этом случае крышка остается в подвешенном состоянии. Оказывается, такие микросхемы гораздо более уязвимы к воздействию электрического поля, чем та же самая схема в неэкранированном пластиковом DIP- корпусе.

Рис. 10

В любом случае, независимо от уровня электрических наводок, лучше самостоятельно заземлять крышку корпуса керамической микросхемы там, где это не сделано самим производителем. Для заземления можно использовать обычный проводник, припаянный к крышке (это не повредит микросхему, так как сама схема термически и электрически изолирована от крышки корпуса). Там, где пайка неприемлема, можно использовать проводящую краску или зажим из фосфористой бронзы. Никогда не пытайтесь заземлить крышку корпуса, предварительно не проверив, что она находится в подвешенном состоянии. Существуют такие типы микросхем, в которых крышка соединена с питанием, а не с землей!

К сожалению, экран Фарадея оказывается непрактичен для устранения паразитной емкости между выводами корпуса интегральной микросхемы (рис. 11). Это имеет важные последствия. Паразитная емкость между двумя выводами и связанной с ними выводной рамкой обычно составляет порядка 0,2 пФ. Реально наблюдаемая величина лежит в пределах 0,05–0,6 пФ.

Рис. 11

Рассмотрим преобразователь (АЦП или ЦАП) с высокой разрешающей способностью, подключенный к высокоскоростной шине данных (рис. 12). Каждая линия шины, которая переключается со скоростью 2–5 В/нс, способна через паразитную емкость воздействовать на аналоговый порт преобразователя. В результате проникающие в аналоговую часть преобразователя цифровые фронты снизят производительность преобразователя в целом.

Рис. 12

Эта проблема может быть решена, если между цифровой шиной и преобразователем поместить буферный регистр (рис. 13). Несмотря на то что такой способ требует дополнительных элементов, которые занимают место на плате, увеличивают потребление устройства в целом, а также повышают его стоимость, он может значительно улучшить соотношение сигнал-шум преобразователя.

Рис. 13

Сергей Груздев, Москва
По материалам фирмы Analog Devices
Источник: Online-журнал «Компоненты и Технологии»
Опубликовано на: audiohi-fi.narod.ru

Испытательная лаборатория

услуги в области контроля качества ЭКБ отчественного и иностранного производства.

ExpoElectronica 2020. 23-я международная выставка электронных компонентов, модулей и комплектующих

Минпромторг РФ представил стратегию развития микроэлектроники до 2030 года.

Изменения в ФЗ «Об обеспечении единства измерений»

Международная выставка Electronica 2018 прошла с 13 по 16 ноября в Мюнхене (Германия)

Конференция «Испытания ЭКБ. Возможности и проблемы»

Источник

Паразитные емкости

Паразитная ёмкость — нежелательная ёмкостная связь, возникающая между проводниками или элементами электронных схем.

Основные эффекты, обусловленные наличием паразитных ёмкостей:

Паразитные ёмкости нужно принимать во внимание в микроэлектронных схемах, поскольку в них расстояние между проводниками мало, а их площадь может быть достаточно большой. В результате в схеме может образоваться конденсатор, что является нежелательным.

См. также

Литература

Смотреть что такое «Паразитные емкости» в других словарях:

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ — измерение электрических величин, таких, как напряжение, сопротивление, сила тока, мощность. Измерения производятся с помощью различных средств измерительных приборов, схем и специальных устройств. Тип измерительного прибора зависит от вида и… … Энциклопедия Кольера

Импульсный трансформатор — (ИТ) трансформатор, предназначенный для преобразования тока и напряжения импульсных сигналов с минимальным искажением исходной формы импульса на выходе. Содержание 1 Описание 2 Эквивалентные схемы … Википедия

Конденсатор — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Конденсатор (электрический) — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Конденсатор (электронный компонент) — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Конденсатор (электронный элемент) — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Конденсатор электрический — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Подстроечный конденсатор — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Электролитический конденсатор — Основа конструкции конденсатора две токопроводящие обкладки, между которыми находится диэлектрик Слева конденсаторы для поверхностного монтажа; справа конденсаторы для объёмного монтажа; сверху керамические; снизу электролитические … Википедия

Источник