Выбор подстроечных конденсаторов – дело не только в значениях. Часть 2
Основная часть нежелательной индуктивности на показанных на Рис.1 графиках возникает из-за геометрий контактных площадок, приведенных на Рис.3.
Можно рассчитать приблизительные значения, если предполагаемый ток (I) протекает через конденсатор.
1. При этом допущении поток рассчитывается по закону Ампера, представленному в Формуле 2:
2. Где плотность магнитного потока (B) вокруг замкнутой дорожки равна току (I), умноженному на постоянную проницаемости свободного пространства (
3. А индуктивность относится к потоку по Формуле 4:
4. С помощью математической магии и некоторым алгебраическим усилиям можно прийти к формуле, которая показывает, что индуктивность обратно пропорционально геометрии контактной площадки.
Иными словами, если мы можем увеличить размер контактной площадки, мы можем уменьшить паразитную индуктивность. С помощью новых производственных процессов компании DLI удалось обеспечить большую площадь для контактных площадок на эквивалентных схемах конденсаторов без ущерба для номинального напряжения.
Рекомендации по формулам и таблицам могут завести проектировщика очень далеко. В какой-то момент, как говорится, «колеса должны встретиться с дорогой». И именно здесь суперсовременная тестовая лаборатория DLI определяет ВЧ характеристики с помощью серии ВЧ измерений конденсаторов серии V и гарантирует их характеристики.
Стендовые измерения показывают, что можно добиться превосходного подавления за счет оптимизации блокирующего конденсатора по ВЧ характеристикам. Более того, ВЧ характеристики могут быть оптимизированы для различных системных нужд. Рис.4 показывает отклик S-параметра DLI компонентов серии V при шунте на землю в диапазоне от 100 МГц до 40 ГГц. При работе в шунтирующем режиме конденсаторы обеспечивают широкополосный путь к земле с низким импедансом, действуя как фильтр для любого нежелательного шума, обеспечивая стандартные значения подавления -35 дБ или эффективность 98,22%.
Из Рис.4 также интересно отметить, что ВЧ характеристики одного конденсатора серии V обеспечивают широкополосную производительность, обычно достигаемую сетями с несколькими конденсаторами.
Используя результаты измерений, DLI в своем исследовании продвинулась еще на один шаг – изучив, чего может достичь производительность этих устройств в минимизации повторяющихся гармоник из гипотетического тона. Чтобы заблокировать частоты ниже 100 МГц, они сравнили обычную обходную сеть конденсаторов, взятую из отраслевых данных (состоящую из трех конденсаторов в диапазоне от пФ до нФ), конденсаторы серии V и DLI конденсатор серии UX в сочетании с компонентами V серии. Затем через устройства были пропущены несколько разных тонов, чтобы смоделировать источники шума и сравнить результаты. Результаты этих тестов дискретных тонов показаны на Рис.5.
Опять же интересно отметить, что ВЧ характеристики не обязательно коррелируют с выбором значения емкости конденсатора, и проверка ВЧ характеристик – единственный способ гарантировать производительность.
Еще один важный вывод из этой работы относится к космической эффективности данного подхода, ориентированного на ВЧ производительность. В диапазоне до 100 МГц один конденсатор серии V обеспечил производительность равную или большую, чем стандартные несколько конденсаторов. Это 82% уменьшения площади на схеме без потери в производительности. Для проектировщиков, затраты которых значительно возрастают с увеличением занимаемой площади и количества компонентов, решение с конденсаторами серии V может минимизировать количество компонентов в списке материалов (BOM).
В заключение отметим, что при выборе правильных значений конденсатора можно использовать Формулу 1, но Рис. 4 и 5 показывают, что вычисленные характеристики не всегда соответствуют реальным измерениям в системе. Эти первоначальные результаты показывают большие перспективы с точки зрения производительности для ряда приложений от ВЧ блокировки для усилителей GaN и GaAs, блокировки ВЧ шумов в схемах переключения и A/D и D/A устройствах, где изоляция становится критичной, и обеспечения более высокой изоляции на шинах постоянного тока. Серия V – это отличное решение для всех этих устройств, снижающее количество компонентов в BOM, обеспечивающее малый форм фактор, превосходное управление напряжением и отличные ВЧ характеристики.
Источник: rfglobalnet.com
