กลับไปหน้าบทความ

อ่าน 3 นาที

ความจุปรสิต

ความจุปรสิต หรือ ความจุแฝง คือ ความจุ ที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้และโดยทั่วไปแล้วไม่พึงประสงค์ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ของวงจร อิเล็กทรอนิกส์ เพียง เพราะอยู่ใกล้กัน เมื่อ...

ความจุปรสิต

รูปที่ 1: ความจุไฟฟ้าแฝงมักแสดงด้วยเส้นประ วงจรสมมูลของส่วนหนึ่งของขดลวดเทสลา นี้ มีความจุไฟฟ้าแฝงระหว่างขดลวดแต่ละขดและต่อลงดิน

ความจุปรสิตหรือความจุแฝง คือ ความจุที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้และโดยทั่วไปแล้วไม่พึงประสงค์ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ของวงจรอิเล็กทรอนิกส์เพียงเพราะอยู่ใกล้กัน เมื่อตัวนำไฟฟ้า สองตัว ที่มีแรงดันไฟฟ้าต่างกันอยู่ใกล้กัน สนามไฟฟ้าที่อยู่ระหว่างตัวนำเหล่านั้นจะทำให้เกิดการสะสม ประจุไฟฟ้า ขึ้น ซึ่งปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความจุ

องค์ประกอบวงจรไฟฟ้าที่ใช้งานได้จริงทั้งหมดเช่นตัวเหนี่ยวนำไดโอดและทรานซิสเตอร์ ล้วนมีความจุภายใน ซึ่งอาจทำให้พฤติกรรมขององค์ประกอบเหล่านั้นแตกต่างไปจากองค์ประกอบวงจรในอุดมคติ นอกจากนี้ ยังมีความจุเกิดขึ้นระหว่างตัวนำสองตัวเสมอ ซึ่งอาจมีค่ามากในกรณีที่ตัวนำอยู่ใกล้กัน เช่น สายไฟที่อยู่ติดกันหรือ ลายวงจร บนแผ่นวงจรพิมพ์ความจุแฝงระหว่างขดลวดของตัวเหนี่ยวนำ (เช่น รูปที่ 1) หรือส่วนประกอบที่พันขดลวดอื่นๆ มักถูกเรียกว่าความจุในตัวเองอย่างไรก็ตาม ในทางแม่เหล็กไฟฟ้า คำว่าความจุในตัวเองนั้นหมายถึงปรากฏการณ์ที่แตกต่างออกไปอย่างถูกต้องมากกว่า นั่นคือ ความจุของวัตถุที่เป็นตัวนำโดยไม่เกี่ยวข้องกับวัตถุอื่น

ค่าความจุปรสิตเป็นปัญหาสำคัญในวงจรความถี่สูง และมักเป็นปัจจัยที่จำกัดความถี่ ในการทำงาน และแบนด์วิดธ์ของชิ้นส่วนและวงจรอิเล็กทรอนิกส์

คำอธิบาย

เมื่อตัวนำสองตัวที่มีศักย์ไฟฟ้า ต่างกัน อยู่ใกล้กัน ตัวนำทั้งสองจะได้รับผลกระทบจากสนามไฟฟ้า ของกันและกัน และจะเก็บประจุไฟฟ้า ตรงข้ามกัน ทำให้เกิดตัวเก็บประจุ[ 1 ]การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าระหว่างตัวนำต้องใช้กระแสไฟฟ้าไหลเข้าหรือออกจากตัวนำเพื่อชาร์จหรือคายประจุ[ 2 ]

ความจุระหว่างตัวนำอยู่ที่ไหน ตัวอย่างเช่น ตัวเหนี่ยวนำมักทำหน้าที่เสมือนมีตัวเก็บประจุ แบบขนานอยู่ภายใน เนื่องจากขดลวด ที่อยู่ใกล้กัน เมื่อ มีความต่าง ศักย์เกิดขึ้นคร่อมขดลวด สายไฟที่อยู่ติดกันจะมีศักย์ไฟฟ้าต่างกัน พวกมันทำหน้าที่เหมือนแผ่นของตัวเก็บประจุและเก็บประจุไว้การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในแรงดันไฟฟ้าคร่อมขดลวดต้องการกระแสไฟฟ้า เพิ่มเติม เพื่อชาร์จและคายประจุความจุขนาดเล็กเหล่านั้น เมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างช้าๆ เช่นในวงจรความถี่ต่ำ กระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมมักจะน้อยมาก แต่เมื่อแรงดันไฟฟ้าเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว กระแสไฟฟ้าเพิ่มเติมจะมีขนาดใหญ่ขึ้นและอาจส่งผลต่อการทำงานของวงจรได้

ขดลวดสำหรับความถี่สูงมักจะพันแบบตะกร้าเพื่อลดค่าความจุปรสิตให้น้อยที่สุด

ผลกระทบ

ที่ ความถี่ต่ำความจุแฝงมักจะสามารถละเลยได้ แต่ในวงจรความถี่สูง มันอาจเป็นปัญหาใหญ่ได้ ใน วงจร ขยายสัญญาณที่มีช่วงตอบสนองความถี่กว้าง ความจุแฝงระหว่างเอาต์พุตและอินพุตสามารถทำหน้าที่เป็น เส้นทาง ป้อนกลับทำให้วงจรเกิดการสั่นที่ความถี่สูง การสั่นที่ไม่พึงประสงค์เหล่านี้เรียกว่าการ สั่นแฝง

ในวงจรขยายความถี่สูง ความจุแฝงสามารถรวมกับความเหนี่ยวนำแฝง เช่น สายไฟของชิ้นส่วนต่างๆ ทำให้เกิดวงจรเรโซแนนซ์ซึ่งนำไปสู่การสั่นแบบแฝงเช่นกัน ในตัวเหนี่ยวนำทุกตัว ความจุแฝงจะเกิดเรโซแนนซ์กับความเหนี่ยวนำที่ความถี่สูงบางค่า ทำให้ตัวเหนี่ยวนำเกิดเรโซแนนซ์ในตัวเองซึ่งเรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ในตัวเองเหนือความถี่นี้ ตัวเหนี่ยวนำจะมีค่าความต้านทานเชิงความจุ

ค่าความจุของวงจรโหลดที่ต่อกับเอาต์พุตของออปแอมป์สามารถลดแบนด์วิดท์ ของมัน ได้ วงจรความถี่สูงต้องการเทคนิคการออกแบบพิเศษ เช่น การแยกสายไฟและส่วนประกอบอย่างระมัดระวัง วงแหวนป้องกันระนาบกราวด์ระนาบกำลังการป้องกันระหว่างอินพุตและเอาต์พุตการต่อปลายสาย และสไตรป์ไลน์เพื่อลดผลกระทบของค่าความจุที่ไม่พึงประสงค์

ในสายเคเบิลและ บัสคอมพิวเตอร์ที่อยู่ใกล้กันการเหนี่ยวนำความจุแบบปรสิตอาจทำให้เกิดการรบกวนซึ่งหมายความว่าสัญญาณจากวงจรหนึ่งรั่วไหลไปยังอีกวงจรหนึ่ง ทำให้เกิดการแทรกแซงและการทำงานที่ไม่น่าเชื่อถือ

โปรแกรมคอมพิวเตอร์สำหรับการออกแบบวงจร ไฟฟ้าอัตโนมัติ (Electronic Design Automation: DEA)ซึ่งใช้ในการออกแบบแผงวงจรพิมพ์ เชิงพาณิชย์ สามารถคำนวณค่าความจุไฟฟ้าแฝงและผลกระทบแฝงอื่นๆ ของทั้งส่วนประกอบและเส้นทางของแผงวงจร และรวมค่าเหล่านั้นไว้ในการจำลองการทำงานของวงจร ซึ่งเรียกว่าการสกัดค่าแฝง (parasitic extraction )

ความจุของมิลเลอร์

รูปที่ 1: ปรากฏการณ์มิลเลอร์ทำให้ค่าความต้านทานป้อนกลับระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์ดูเหมือนจะถูกคูณด้วยค่าที่มากกว่าอัตราขยายของแอมพลิฟายเออร์เล็กน้อย เมื่อมองในแง่ของความ ต้านทานอินพุต

ความจุปรสิตใน ส่วนประกอบ ของวงจร ขยายแบบกลับเฟส เช่นทรานซิสเตอร์เป็นปัญหาอย่างยิ่ง เนื่องจากมันจะถูกคูณด้วยอัตราขยายของวงจรขยายเนื่องจากปรากฏการณ์มิลเลอร์สมมติว่าวงจรขยายแบบกลับเฟสในอุดมคติที่มีอัตราขยายดังแสดงในรูปที่ 2 มีความจุปรสิตระหว่างอินพุตและเอาต์พุตของวงจรขยายเป็นอิมพีแดนซ์ป้อนกลับ หากตัววงจรขยายเองมีอิมพีแดนซ์อินพุตเป็นอนันต์ กระแสจากขั้วอินพุตผ่านจะเป็น:

แม้แต่ค่าความจุปรสิตเล็กน้อยก็เป็นปัญหา เพราะผลของมิลเลอร์จะคูณค่าความจุปรสิตนั้นด้วย(หรือโดยประมาณสำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่มีอัตราขยายสูง) เมื่อมองว่าเป็นค่าความจุอินพุต

ผลกระทบต่อการตอบสนองความถี่

ถ้าวงจรป้อนเข้ามีอิมพีแดนซ์ต่อกราวด์เท่ากับ แล้ว (โดยสมมติว่าไม่มีขั้วขยายสัญญาณอื่น) เอาต์พุตของแอมพลิฟายเออร์จะเป็น

ซึ่งขึ้นอยู่กับความถี่เชิงมุม สิ่งนี้ทำหน้าที่เป็นตัวกรองความถี่ต่ำที่มีความถี่ตัด ที่จำกัดแบนด์ วิดธ์ของแอมพลิฟายเออร์ไว้ที่:

อัตราขยายแรงดันของทรานซิสเตอร์สมัยใหม่สามารถอยู่ที่ 10–100 หรือสูงกว่านั้น และสำหรับออปแอมป์นั้นสูงกว่าหลายเท่า ดังนั้นความจุของมิลเลอร์ ( ซึ่งจอห์น มิลตัน มิลเลอร์สังเกตเห็นเป็นครั้งแรกในหลอดสุญญากาศในปี 1920) จึงเป็นข้อจำกัดที่สำคัญต่อประสิทธิภาพความถี่สูงของอุปกรณ์ขยายสัญญาณ มีการเพิ่มกริดหน้าจอ เข้าไปในหลอดสุญญากาศ ไตรโอดในช่วงปี 1920 เพื่อลดความจุปรสิตระหว่างกริดควบคุมและเพลตทำให้เกิดเทโทรดซึ่งส่งผลให้ความถี่ในการทำงานเพิ่มขึ้นอย่างมาก[ 3 ]ในทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์จังก์ชัน ความจุปรสิตระหว่างฐานและคอลเลคเตอร์หรืออีมิเตอร์ก็ขึ้นอยู่กับแรงดันเช่นกัน[ 4 ]

ดูเพิ่มเติม

ดึงข้อมูลมาจาก " https://en.wikipedia.org/w/index.php?title=Parasitic_capacitance&oldid=1325848848 "

สรุปเนื้อหา

ข้อมูลสำคัญจากบทความ

ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ ความจุปรสิต

ความจุปรสิต หรือ ความจุแฝง คือ ความจุ ที่ไม่สามารถหลีกเลี่ยงได้และโดยทั่วไปแล้วไม่พึงประสงค์ซึ่งเกิดขึ้นระหว่างชิ้นส่วนต่างๆ ของวงจร อิเล็กทรอนิกส์ เพียง เพราะอยู่ใกล้กัน เมื่อ...

คำอธิบาย

เมื่อตัวนำสองตัวที่ มีศักย์ไฟฟ้า ต่างกัน อยู่ใกล้กัน ตัวนำทั้งสองจะได้รับผลกระทบจาก สนามไฟฟ้า ของกันและกัน และจะเก็บ ประจุไฟฟ้า ตรงข้ามกัน ทำให้เกิดตัวเก็บประจุ [ 1 ]...

ผลกระทบ

ที่ ความถี่ ต่ำความจุแฝงมักจะสามารถละเลยได้ แต่ในวงจรความถี่สูง มันอาจเป็นปัญหาใหญ่ได้ ใน วงจร ขยายสัญญาณ ที่มีช่วงตอบสนองความถี่กว้าง ความจุแฝงระหว่างเอาต์พุตและอินพุตสามารถทำหน้าที่เป็น เส้นทาง ป้อนกลับ ทำให้วงจรเกิด การสั่น ที่ความถี่สูง...

ความจุของมิลเลอร์

ความจุปรสิตใน ส่วนประกอบ ของวงจร ขยายแบบกลับเฟส เช่น ทรานซิสเตอร์ เป็นปัญหาอย่างยิ่ง เนื่องจากมันจะถูกคูณด้วยอัตราขยายของวงจรขยายเนื่องจาก ปรากฏการณ์มิลเลอร์ สมมติว่าวงจรขยายแบบกลับเฟสในอุดมคติที่มี อัตราขยาย ดังแสดงในรูปที่ 2...