任何导体之间都可以形成电容,电容大小取决于导体几何结构和周围的介质属性。在实际的产品设计中,常见的有电路板中电源和地平面之间的平面电容,信号线与平面之间的电容,信号线与信号线之间的互容等。
容性耦合的大小
为了直观体现信号线与信号线之间容性耦合的大小,做了三种常见设计的线间距情况:
2W
3W
4W
总结一下数据:2W,0.15368 pF/in --> 3W,0.0506 pF/in --> 4W,0.02614 pF/in,仿真数据可以直观地说明:增大线间距可以减小相互之间的互容。实际产品设计中常用的3W原则,5mil 的线宽下,互容是0.0506 pF/in,是自容的1.8%。
在实际产品设计中,有遇到在两根信号线之间加入隔离线,相关仿真的形式如下:
仿真结果显示,导线之间的互容从0.02614 pF/in 减小到0.01808 pF/in,缩小将近30%。
除了增大线间距,还有尽量靠近返回平面也可以减小互容,也就是仿真介质厚度和容性耦合之间的关系。
H
3H
5H
从仿真的数据可以看出介质厚度影响互容:H,0.0506 pF/in -->3H,0.16093 pF/in--> 5H,0.24864 pF/in,数值增大将近原来的200%。
容性耦合电流方向
为了直观来验证容性耦合电流的情况,搭建相关的仿真链路,其中,电容的取值1.6 pF,是是基于3W的间距,10inch的最大线长来预估的。
仿真得出的波形如下:
结果可以看出,不管是往后端(近端)还是往前端(远端),电流都是正向流动的,由于两端的都是端接50ohm ,电流感受的阻抗是一样的,所以往两端的电流也是相等的。