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1、高建电路与系统互造彷孙中信号完故性(SI)分析(之56六:电容电感物理基础)李曰山西安电子科技大学电路CtD研究所6.0电容简介电容很重要,基本定义为:C=荨(5.1)二平行板间距为h,面积为A,之间为空气,电容量可简单地表示为下述重要的经典公式(便于理解):C=e商“(6.5)其中C,单位R;,8百囹宣间介电常数,0.089pF/cn或0.225pF/in枭种业气特氖纶桂乙然BCB材料根四氯乙熙根防玉脓CETEK材料双马来陡二脓三嗜瑾FH4或理约绘林戛璇陶资钻石氧化铜钢脱钢5000水80图5.3互连线中常用的绝缘材料的介电常数记导体被空气包围电容量Co,被绝缘材料包围电容量C:g=悬(5.6
2、)其中8材料的相对介电常数记周围实际填充介质时单位长度电容Cra,则:CEerr霆(5.18)其中gur等放介宏常敏抒示FR4桶上308传输织的单位长度电容约为.5pF/in,这是一个经验法则。流经电容器的电流I与其上电压Y的关系为:4dV1杀=Cg(5.2)其中:A0电容器上电荷的变化量At“电荷变化经历的时间C电容量dVy导体间电压变化dt电压受化经历的时间为了减小轨道塌陷改善电源完整性,常常在电源地间加去耦电容。在时间5t内,电容C可以阻止电源电压V的下降或上升。记芯片功率损耗为P,由于去耦电容C的作用,电压向下降幅达到电源电压5%的时间t近似为:5=Cx0.0ij_熹余切由于V/P&步
3、(5丿等价于给出结论:古t0.05RC。该式指出,电源电压放电,如果持续到时常数rzRC的5%时,则电源电压将下降到原电压值的95%。(详细证明见后面6.0式).6.1“电感的基本定义电感是头等电参数,它对信号完整性四类问题都有影响。电感性突变,包括线间糊合、电源分布系统及EMI。很多场合,都要设法减小电感。例如:减小信号路径间的互感以凑小串扰开关噻声;减小电源分布系统的回路电感和减小返回平面的有效电感以减小SSR、地弹和EMI。我们将探讨如何优化电感的物理设计,以得到良好的信号完整性。电感与线圈中磁力线的关系,通常是指由导线绕成的线圆或螺线线,有磁力线通过的情况.电感,是对表面磁场强度的数值
4、积分。一种常用的电感(静态)定义如下:1刀皇(6.1)如果札用这种定义,信号路径中的线圈在哪儿?对碱场强度的积分又是什么意思?我们很难用电感的概念分析互连线中信号相互间的影响,包括封装、接插件或电路板的情况。需要以更直接的方式认识电感,激发我们的直觉并找到解决实际互连线问题的思路。认识电感的有效途径要从以下三个基本法则出发6.2电感法则一:电流产生磁力线匝电流周围将形成闭合磁力线圈(匝)。一段直导线,如图6.1所示,若有1安培电流从中流过,那么在导线周围将产生同心的环形磁力线圈.自上到下,导线的周围都存在碟力线国。如果距离电流越迈,所生成的磁力线国敏就越少。如果距离电流足够远,则磁力线园数将接近为零。
