第5章電容的物理基礎(chǔ)電容在信號完整性中的作用球面電容平行板電容電源與地平面間電容單位長度電容有效介電常數(shù)RLC電路模型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)元件參數(shù)經(jīng)驗(yàn)近似仿真提取電容在信號完整性中的作用任意兩個導(dǎo)體間的電容量本質(zhì)上是對兩個導(dǎo)體在一定電壓下存儲電荷能力的度量。平行板電容器（基礎(chǔ)）位移電流假說電容在信號完整性中的作用根據(jù)平行板電容器可得：任何兩個導(dǎo)體之間總是有電容存在。高頻時，電流可以流經(jīng)電容，引起串?dāng)_與其他信號完整性問題。C球面電容兩球面間電容的計(jì)算公式C表示電容量e0

表示自由空間的介電常數(shù)，為0.089pF/cm或0.225pF/inr表示內(nèi)球面半徑，單位為in或cmrb

表示外球面半徑，單位為in或cm球面電容外球面半徑大于內(nèi)球面半徑的10倍時,球面電容可近似表示為r表示內(nèi)球面半徑，單位為in或cm推論：空間中的任何孤立導(dǎo)體都有電容平行板電容平行板電容器公式導(dǎo)體間距越大，電容量就越小；導(dǎo)體重疊面積越大，電容就越大。C表示電容量，單位為pFe0

表示自由空間的介電常數(shù)，為0.089pF/cm或0.225pF/inA表示平板的面積h表示平板間距平行板電容平行板電容器公式是一個近似，它假定平行板周圍的邊緣場是忽略不計(jì)的。平行板間距越小或板面積越大，近似就越好。對于邊長為w的正方形平行板，w/h越大，近似就越準(zhǔn)確。平行板間充以絕緣材料可增加電容量,電容量增加的幅度由介電常數(shù)決定er

表示材料的相對介電常數(shù)C表示導(dǎo)體被絕緣材料包圍時的電容C0表示導(dǎo)體被空氣包圍時的電容介電常數(shù)是絕緣材料的固有特性平行板電容電源與地平面間電容去/退耦電容為減小電源分布系統(tǒng)中的電壓軌道塌陷而在電源和地之間安裝的電容去耦電容的作用可用下式描述（去耦時間）：dt:電壓下降量達(dá)到電源電壓的5%時的時間,單位為sC:去耦電容量,單位為FP:芯片的平均功率損耗,單位為WV:表示電源電壓,單位為V去耦電容電源糕與地座平面揉間電獵容例，揀設(shè)芯臭片的妨功耗此是1易W，去拜耦電爬容是1nF，電響源電扶壓是3.鄭3刺V，則掠電容醬提供玻的去感耦時砌間：dt=反1nF×0.幟05×3.言32糾/1甘=姿0雙.5矮n嚷s通常案需要撿至少5ms的時椅間，君直到碰電源板調(diào)節(jié)私器能果提供組足夠刻的電坦流。對于兵這個災(zāi)例子敘，實(shí)綠際需無要的崖去耦煎電容冒是1nF的10委0舌00倍，換即10mF才能習(xí)滿足供要求胳。電源速與地阻平面傲間電蝕容電源旋和地氏平面貍間電扮容估紐奉計(jì)公宣式C表示筐電容哲量，理單位木為pFe0表示土自由芽空間腳的介貫電常晚數(shù)，膽為0.挎08劍9pF/c惹m或0.慢22嬸5pF/i膨ner表示FR從4的相延對介紋電常夏數(shù)，廟典型捏值為4A表示渣平面鑄的面宣積h表示制平面賄間的本距離電源豆與地卻平面氏間電掏容例如FR眨4，其徐介電妖常數(shù)系為4，1平方侮英寸慣的電外容：C朱=槳0.汪22難5投pF犧/i辣n疼×槍4漁×六1紋in莊2/灰h矮≈稱10財(cái)00斧p鈔F/獨(dú)h，h的單罪位為床密耳董。若盜電源陣與地教平面陷間的籮電介剩質(zhì)厚償度為10遭m惱il，則添它們宇之間椅的電欣容僅珠為10鳥0貼pF地/i杠n2。若AS摟IC占用梯的面工積為4i狐n2，則馬電源鞭與地態(tài)平面毅間的展去耦陪電容版僅為0.吐4nF，這嘩比所督需的10mF電容自量，屋至少非要差4個數(shù)機(jī)量級績。這涼樣大洲的電禁容能殘夠提硬供多汪久的爐去耦頁？0.閥4nF的電擊容提嫌供0.運(yùn)2項(xiàng)ns的去獻(xiàn)耦時押間，蔑這個屋時間罩的意憂義不董是很立大，漠并且版芯片血必須脅通過昂封裝運(yùn)引線夢才能附接觸秩到這滴個電扇容，旁而封稿裝引越線的昏阻抗薦使得奴這個0.印4nF的電袖容幾魚乎不表起一要點(diǎn)作務(wù)用。電源負(fù)與地狠平面蔽間的盒電容繭太小迫，起帥不到咸去耦望作用沃，如涼何才錄能增儉大電廈源與散地平江面間割電容食？減小之電介很質(zhì)厚券度和增大彎介電昌常數(shù)能增奏大電莊源和涼地間秀的電懸容對于4種介尊電常奇數(shù)材液料，嘉當(dāng)介鄰質(zhì)厚窗度不件同時漂，電敵源和脫地平淹面間類的單謙位面享積的話電容單位擦長度址電容在橫載截面稱均勻河的互寧連線燥中，亡信號不路徑銷與返量回路桐徑間病的電礦容可爛表示碎為單位貝長度紐奉電容宰是互演連線兔的重字要電胸氣特胸性參術(shù)數(shù)C表示壟互連關(guān)線的殼總電喉容CL表示村單位刪長度緣瑞電容Le餃n表示烘互連這線的蘇長度單位估長度副電容同軸礙電纜嗓是由習(xí)兩根挽同心麻圓柱念導(dǎo)體徐組成捉、中愚間填較充介憲質(zhì)材誘料的朋互連造線，收通常繩把中顛心的資內(nèi)導(dǎo)首體稱丘為信拘號路曉徑，翠而把胸外導(dǎo)蛛體稱發(fā)為返巴回路烤徑。談內(nèi)導(dǎo)面體和祥外導(dǎo)腸體間網(wǎng)的單甘位長銜度電示容的遙精確喂表示鈴式為腦：RG棟58芝:單位究長度談電容兩個某平行百圓桿甲之間著的電稠容CL表示賓單位搞長度盛電容e0表示快自由不空間籃的介鋸電常賊數(shù)，采為0.撈08煤9刑pF偷/c遞m或0.停22鄙5兆pF踩/i億ner表示然絕緣施材料營的相猛對介傷電常嶄數(shù)s表示巾兩根牢棒的攔中心覺距r表示叛圓桿為的半紅徑單位露長度榨電容平行覽直圓罰桿電添容近鳳似（s>包>r）r=0.5mils=5mil單位菠長度錯電容平面窄與平鞭面上董圓桿旱之間概的電莫容CL表示忌單位呈長度港電容e0表示彼自由激空間虧的介符電常標(biāo)數(shù)，躲為0.脆08歲9士pF孤/c今m或0.柜22膝5你pF位/i兼ner表示抽絕緣展材料宰的相舅對介望電常散數(shù)h表示泳平面虛表面膚與棒泰中心歪之間漆的距拖離r表示套圓桿私的半過徑單位澇長度煮電容微帶使線的咬單位序長度北電容規(guī)為50W傳輸誘線:w城=蟲2×h，er=4，CL=婆2.培7坦pF色/i尊n。CL表示賽單位睬長度停電容經(jīng)，單何位為pF冬/i狠ner表示礙絕緣啦材料孔的相構(gòu)對介艘電常引數(shù)h表示電介質(zhì)庫厚度徒，單級位為mi謎lw表示北線寬與，單紹位為mi亂lt表示記導(dǎo)體屆的厚洲度，蜘單位換為mi松l單位鋼長度弊電容帶狀京線的烈單位錫長度蒼電容蠟近似幅為50W傳輸逝線:b硬=灶2w，er=4CL=趟3.耍8形pF甘/i券n。CL表示降單位病長度哲電容是，單避位為pF做/i軟ner表示沙絕緣秩材料眠的相凳對介心電常緣瑞數(shù)b表示倒介質(zhì)購總厚奶度，喪單位皮為mi買lw表示己線寬草，單灑位為mi償lt表示溝導(dǎo)體鼠的厚據(jù)度，蜜單位幫為mi姿l有效刪介電狹常數(shù)同介漠質(zhì)，潔同介剩電常條數(shù)？有效老介電鎖常數(shù)C0表示冶導(dǎo)體末周圍鏈為空抖氣時堤的電春容Cfi蘆ll勵ed表示納有實(shí)俊際介惕質(zhì)分就布時岔的電廳容eef患f表示脈有效羅介電夢常數(shù)微帶恰線的固電力注線分半布，復(fù)一部習(xí)分電嚷力線備穿過表空氣紹，一蘇部分辱穿過禽填充燥材料僵。其烈有效復(fù)介電提常數(shù)孩是空玻氣的丙介電備常數(shù)紀(jì)與填粒充介描質(zhì)介麗電常現(xiàn)數(shù)的彎組合erer？？隨著疫線條醒寬度娘的增顛加，傲微帶頂線的疏有效黃介電朝常數(shù)辛的變盤化情屯況，答其中兆填充熔介質(zhì)秤厚5叛mi宜l，介棒電常孫數(shù)為4嵌入泳微帶鉛線不同縫覆蓋由厚度矩時微膽帶線啊周圍周的電封場分盲布。魚若覆永蓋層院足夠獸厚，要則所躍有電駐場都賺包含催在介汗質(zhì)材掠料中錘，這針時電廁容與蒙厚度莊無關(guān)頂部武介質(zhì)容厚度迎等于俊線寬理時,可覆羅蓋住專全部燭電力蠟線,使有擁效介柴電常吊數(shù)與弄介電蜓常數(shù)碧與一沈致頂部毒介質(zhì)骨厚度牛增加躬時，不微帶戰(zhàn)線的載單位鄉(xiāng)豐長度狹電容息的變浪化情繞況。小結(jié)1.電容扔是對雀兩導(dǎo)可體間迎存儲甜電荷斗能力料的度側(cè)量。2.導(dǎo)體醋間的仍電壓變變化妄時，首有電傭流流珍經(jīng)電右容器荷。電矮容量再是對梳流動鬼電流陳大小恭的度治量。3.除了膝個別存例外跟，與仆兩導(dǎo)匪體間煮電容次有關(guān)巡壽的所翼有公合式都蕉是近艇似。編若要算求精警度優(yōu)艇于10辜%~搜20撒%，就旺不應(yīng)兵再使窩用近狹似。4.只有失同軸覽型、臨雙圓坑桿型鈔和圓魔桿-平面剝型這3個結(jié)創(chuàng)構(gòu)的側(cè)表達(dá)化式是某精確草的。小結(jié)5.一般樓來說找，導(dǎo)嚴(yán)體間鈔距越當(dāng)大，炮電容船量越啞??；乎導(dǎo)體仙間重闊疊的策面積胳越大海，電科容量收也越驕大。6.介電猾常數(shù)裂是材焦料的事一個黃固有業(yè)特性妻，它忽反映游了材涉料使慶電容叛量增蛙加的弊程度7.電路軌板上扒的電賽源平奏面和緊地平廟面間簽是有級電容甲的，耐但是故這個宴電容家量非雞常小驢，可欣以忽滿略不皂計(jì)。意兩平具面的遍作用合是提兇供低森電感訓(xùn)回路塵，而縮慧不是麥提供負(fù)去耦盾電容零。8.若要壺求精滾度優(yōu)裕于10單%，就析不應(yīng)妹使用武微帶義線和誦帶狀通線的IP刑C近似即計(jì)算外式。小結(jié)9.一旦飯二維犬場求襲解器丑經(jīng)過仰驗(yàn)證廳，就忘可以移用來茶計(jì)算抖均勻弦傳輸勢線結(jié)村構(gòu)的疤單位續(xù)長度母電容跳，其選精度拉優(yōu)于1%。10羊.若微紗帶線抄的厚落度增章加，泛單位我長度哭電容睬也將照增加煉，但降增加糖幅度鵲非常她小。咱導(dǎo)體達(dá)從非賣常薄宗變化周到2盎司輔銅厚勤時，齊電容厚量僅艷增加褲了3%。11匆.若微股帶線唐頂層膊介質(zhì)尋涂層簡的厚址度增百加，鑼電容雙量也蹤蝶將增撒加。府當(dāng)涂賞層厚喇度與銅線寬植相同寺時，