Сохранение целостности электрических сигналов. Пособие схемотехникам и конструкторам печатных плат
передачи и представляют емкостную нагрузку для передатчика. Это и погонная емкость кабеля, умноженная на его длину, и монтажная емкость проводника, и емкость передатчика или драйвера линии, и емкость приемника линии. При параллельном соединении конденсаторов их емкость суммируется. Общая паразитная емкость в линии совместно с активным и индуктивным сопротивлением образуют фильтр нижних частот, который приводит к сглаживанию и завалу фронта передаваемого прямоугольного импульса.
Значение тока заряда конденсатора определяется его емкостью и сопротивлением резистора, установленного в цепи заряда.
Параметр T = RC называется постоянной времени заряда.
Принято считать, что заряд конденсатора от 0,1U до 0,9U произойдет за время, равное
t = 2,2 T
Если сопротивление в цепи заряда конденсатора мало, в начальный момент времени ток заряда (пусковой ток) может достигать очень высоких значений.
I = С dU/dt
где dU/dt – скорость нарастания (спада) импульса.
Конденсатор входит в состав фильтров. Частота среза фильтра нижних частот и фильтра верхних частот определяется по формуле
fC = 1/2пRC
Фильтр нижних частот пропускает сигналы с частотой ниже fС. Фильтр верхних частот пропускает сигналы с частотой выше fС.
Влияние индуктивности на работу электрических схем
Катушка индуктивности в общем случае представляет намотанный на сердечник кусок проволоки. В печатных платах индуктивность есть и у изгиба проводника (ее значение тем выше, чем больше длина, количество, а также крутизна его изгибов), и у переходного отверстия (которое можно сравнить с катушкой), и у перехода или отвода от длинной линии. Значение индуктивности L определяет способность контура накапливать магнитную энергию.
Формула для импеданса индуктивности, определяющая частотные свойства, имеет вид
ZL = 2п fL
Импеданс индуктивности увеличивается с ростом частоты. При установке фильтрующих конденсаторов индуктивность выводов стремятся сделать минимальной, чтобы повысить эффективность фильтрации высокочастотных помех. Именно поэтому и появились конденсаторы «без выводов» в smd или чип исполнении.
Это объясняет правило установки фильтрующих конденсаторов как можно ближе к выводам микросхем.
Если поместить конденсатор далеко от микросхемы, появится индуктивность проводника между ними, которая ухудшит фильтрующие свойства конденсатора.
Нулевой импеданс на постоянном токе и увеличение импеданса индуктивности с ростом частоты делают эффективными применение катушек и дросселей в качестве фильтров в цепях питания. Установка индуктивности препятствует нежелательному прохождению высокочастотных составляющих спектра сигнала. Индуктивность катушки пропорциональна значению магнитной проницаемости сердечника, на который она установлена. Это свойство позволяет значительно увеличивать индуктивность катушки без увеличения ее габаритных размеров. Ферритовые