任何導(dǎo)體之間都可以形成電容,電容大小取決于導(dǎo)體幾何結(jié)構(gòu)和周圍的介質(zhì)屬性。在實(shí)際的產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,常見的有電路板中電源和地平面之間的平面電容,信號線與平面之間的電容,信號線與信號線之間的互容等。
容性耦合的大小
為了直觀體現(xiàn)信號線與信號線之間容性耦合的大小,做了三種常見設(shè)計(jì)的線間距情況:
2W
3W
4W
總結(jié)一下數(shù)據(jù):2W,0.15368 pF/in --> 3W,0.0506 pF/in --> 4W,0.02614 pF/in,仿真數(shù)據(jù)可以直觀地說明:增大線間距可以減小相互之間的互容。實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中常用的3W原則,5mil 的線寬下,互容是0.0506 pF/in,是自容的1.8%。
在實(shí)際產(chǎn)品設(shè)計(jì)中,有遇到在兩根信號線之間加入隔離線,相關(guān)仿真的形式如下:
仿真結(jié)果顯示,導(dǎo)線之間的互容從0.02614 pF/in 減小到0.01808 pF/in,縮小將近30%。
除了增大線間距,還有盡量靠近返回平面也可以減小互容,也就是仿真介質(zhì)厚度和容性耦合之間的關(guān)系。
H
3H
5H
從仿真的數(shù)據(jù)可以看出介質(zhì)厚度影響互容:H,0.0506 pF/in -->3H,0.16093 pF/in--> 5H,0.24864 pF/in,數(shù)值增大將近原來的200%。
容性耦合電流方向
為了直觀來驗(yàn)證容性耦合電流的情況,搭建相關(guān)的仿真鏈路,其中,電容的取值1.6 pF,是是基于3W的間距,10inch的最大線長來預(yù)估的。
仿真得出的波形如下:
結(jié)果可以看出,不管是往后端(近端)還是往前端(遠(yuǎn)端),電流都是正向流動的,由于兩端的都是端接50ohm ,電流感受的阻抗是一樣的,所以往兩端的電流也是相等的。