多层电路板中旁路电容的寄生串联电感

您可以估算具有固态电源和接地层的多层电路板中旁路电容的寄生串联电感。由于芯片布局，使用电感 L 1 的近似值（图1，绿色）阴影区域）。然后，假设您已将芯片和旁路电容直接连接到平面，请使用电感的近似值 L 2 由在平面之间捕获的磁通量（蓝色区域）表示。最后，您可能需要考虑芯片封装本身的电感 L 3 （红色区域）。单片陶瓷电容器结构的内部细节对总电感的影响很小。

芯片封装电感（红色区域）是零件中最不麻烦的。考虑到芯片的电源和接地引脚作为噪声源，该电源的阻抗远大于电路板上电源和地之间的阻抗。 （如果不是这样，你的电路板就会产生很多电源噪声而不会起作用。）因此，芯片往往充当固定的电流源，与 L 3 。换句话说， L 3 会影响芯片的电源和接地反弹但不是耦合到电源和接地层的噪声。

芯片电源电流流过阻抗 L 2 和 L 1 生成大部分高频电源和地平面噪声来自图1中的结构。旁路电容控制的频率范围内的电源和地平面噪声因此与 L 2 + L 1 。计算 L 2 （蓝色区域），假设在平面之间生成场强由于单个通道的直径 D 与距离成反比并且与高度无关，请使用 L 2 =（μ 0 /p）（ H 2 ）ln（2 S 2 / D ）。使用 H 2 （英寸），数量μ 0 /p等于10.16 nH。

L 1 计算（绿色区域）首先划分为由于电容器主体和焊盘引起的电感，然后由于过孔而将器件分开。主体，表面安装焊盘和通孔焊盘的组合（假设通孔直接卡在安装焊盘上）包括类似于传输线的长而宽的结构。例如，0603安装结构大约30密耳宽，120密耳长（通过中心到通路中心），坐在某个高度， H 1 ，位于最近的实心参考平面上方。给定特征阻抗 Z 0 ，对于具有此宽度和高度的结构，时间延迟， T，对应于它的长度，您可以近似归因于身体和衬垫（忽略末端的边缘场）的归纳贡献为 L 1 （body）= Z 0 ' T 。您可以使用任何普通的传输线计算器来近似 Z 0 和 T 。接下来，假设通孔代表微小的电流元件，使用集成在蓝色区域上的Biot-Savart定律近似于端部的过孔的归纳贡献。结果是 L 1 （vias）=（μ 0 /2p）'（ H 1 2 ）（2/ D -1/ S 1 ）。添加两个贡献以查找总数， L 1 。仅当 S 大于 D 时，此近似才有效。

图1以图形方式描绘了0603布局的计算，其中通孔卡在电容器安装焊盘上。该图显示了总电感 L 1 与高度的关系。假设焊盘宽度为30密耳，总结构长度（通过中心到通孔中心）为125密耳，通孔直径为12密耳。 x标记显示实际测量结果。假设 L 2 的值-em“> S 2 = 0.500且 H 2 = 0.005是0.22nH。两者 L 1 和 L 2 随高度变化很大。

如果将电容器安装在电路板的背面，则必须对各种电感 L 2A ， L 2B ，以及其他（黄色区域），因此说明了背面安装的缺点。

如果必须使用痕迹将电容器过孔连接到电容器安装焊盘，将这些走线的电感加到 L 1 。大约10 nH/in。对于典型的印制电路板走线，额外的走线电感很快就会增加。例如，0.050英寸。标准0603组件每端的长迹线为完成的布局电感增加了大约1 nH，大大提高了 L 1 。