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寄生電感主要存在形式

寄生電感是指寄生在電路闆的PCB走線或其他元器件上的電感。有導線的地方就會有寄生電感,比如PCB上的銅線、過孔、晶片内部的Bonding線、元件引腳、線纜等都會存在寄生電感,這些寄生電感的感量一般是nH級。

01、過孔寄生電感

過孔寄生電感是指存在于過孔上的寄生電感,過孔寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。過孔寄生電感引起阻抗不連續,尤其是對高速差分信号影響更加明顯,設計時應加以管控。

寄生電感主要存在形式

圖1:過孔寄生電感

02、器件引腳寄生電感

插件器件引腳的寄生電感應引起重視,電容器件引腳的寄生電感是導緻電容高頻濾波性能降低的主要因素;而功率器件引腳的寄生電感與寄生電容是引起高頻振蕩噪聲的主要原因之一。

寄生電感主要存在形式

圖2:器件引腳的寄生電感

03、PCB布線寄生電感

寄生電感主要存在形式

圖3:PCB布線的寄生電感

根據電感定義可知,PCB布線本身是存在寄生電感的,而電感大小受線長、線寬影響,同理任何晶片内部布線也存在寄生電感,其電感大小同樣受線長、線寬影響。PCB布線寄生電感是導緻濾波電容性能降低、寄生振蕩的重要因素之一。另外,參考平面上的寄生電感是導緻地電位差的根本原因,而地電位差是導緻共模噪聲幹擾的重要因素之一。

04、線纜本身的寄生電感

寄生電感主要存在形式

圖4:線纜的寄生電感

線纜寄生電感同布線寄生電感類似,卻很容易被大家忽略。尤其線纜地線的寄生電感是引起兩端信号參考電位差的主要因素,對于強信号地電位差影響較小;而對于弱信号、小信号的影響就非常明顯,是導緻抗擾度測試失敗的重要原因,也是導緻輻射發射超标的重要原因。(地電位差産生共模噪聲電流)

05、金屬搭接處的寄生電感

寄生電感主要存在形式

圖5:金屬搭接處的寄生電感

06、參考平面的寄生電感

寄生電感主要存在形式

圖6:PCB參考層的寄生電感

很多工程師都會感覺到多層闆PCB設計的抗擾度性能優于兩層闆,是因為多層闆擁有完整的參考層平面,而兩層闆不具備完整的參考平面,完整的參考平面寄生高頻狀态下的電感非常小,高頻噪聲電流流過時産生的地電位騷動也非常小,不容易幹擾到敏感信号,而兩層闆因為參考平面完整性的問題,寄生電感較大,高頻噪聲電流流過時産生的擾動也較大,容易幹擾敏感信号。