Войти
Паразитная емкость или паразитная емкость - это неизбежная и обычно нежелательная емкость, которая существует между частями электронного компонента или схемы просто из-за их близости друг к другу. Когда два электрических проводника с разным напряжением расположены близко друг к другу, электрическое поле между ними заставляет электрический заряд накапливаться на них; это эффект емкости.
Все практические элементы схемы, такие как катушки индуктивности, диоды и транзисторы, имеют внутреннюю емкость, что может привести к тому, что их поведение будет отличаться от поведения идеальных элементов схемы. Кроме того, между любыми двумя проводниками всегда имеется ненулевая емкость; это может быть значительным для близко расположенных проводов, таких как провода или следы на печатной плате. Паразитная емкость между витками катушки индуктивности или другого компонента намотки часто описывается как собственная емкость. Однако в электромагнетизме термин собственная емкость более правильно относится к другому явлению: емкости проводящего объекта без привязки к другому объекту.
Паразитная емкость является серьезной проблемой в высокочастотных цепях и часто является фактором, ограничивающим рабочую частоту и полосу пропускания электронных компонентов и цепей.
Когда два проводника с разными потенциалами расположены близко друг к другу, на них действует электрическое поле друг друга, и они накапливают противоположные электрические заряды, как конденсатор. Для изменения потенциала v между проводниками требуется, чтобы ток i входил в проводники или выходил из них, чтобы заряжать или разряжать их.
где C - емкость между проводниками. Например, катушка индуктивности часто действует так, как будто она включает параллельный конденсатор из-за его близко расположенных обмоток. Когда на катушке существует разность потенциалов, соседние провода имеют разные потенциалы. Они действуют как пластины конденсатора и накапливают заряд. Любое изменение напряжения на катушке требует дополнительного тока для зарядки и разрядки этих небольших «конденсаторов». Когда напряжение изменяется медленно, как в низкочастотных цепях, дополнительный ток обычно незначителен, но когда напряжение изменяется быстро, дополнительный ток больше и может повлиять на работу цепи.
Катушки для высоких частот часто имеют корзиночную намотку, чтобы минимизировать паразитную емкость.
На низких частотах паразитной емкостью обычно можно пренебречь, но в высокочастотных цепях это может стать серьезной проблемой. В схемах усилителя с расширенной частотной характеристикой паразитная емкость между выходом и входом может действовать как путь обратной связи, заставляя цепь колебаться на высокой частоте. Эти нежелательные колебания называются паразитными колебаниями.
В высокочастотных усилителях паразитная емкость может сочетаться с паразитной индуктивностью, такой как выводы компонентов, с образованием резонансных контуров, что также приводит к паразитным колебаниям. Во всех катушках индуктивности паразитная емкость будет резонировать с индуктивностью на некоторой высокой частоте, чтобы сделать катушку саморезонансной ; это называется собственной резонансной частотой. Выше этой частоты индуктор фактически имеет емкостное реактивное сопротивление.
Емкость цепи нагрузки, подключенной к выходу операционных усилителей, может уменьшить их полосу пропускания. Высокочастотные схемы требуют специальных методов проектирования, таких как тщательное разделение проводов и компонентов, защитных колец, наземных самолетов, самолетов мощности, экранирование между входом и выходом, прекращением линий и полосковыми линиями, чтобы свести к минимуму воздействия нежелательных емкости.
В близко расположенных кабелях и компьютерных шинах паразитная емкостная связь может вызвать перекрестные помехи, что означает, что сигнал из одной цепи перетекает в другую, вызывая помехи и ненадежную работу.
Компьютерные программы автоматизации проектирования электроники, которые используются для разработки коммерческих печатных плат, могут рассчитывать паразитную емкость и другие паразитные эффекты как компонентов, так и дорожек печатной платы и включать их в моделирование работы схемы. Это называется паразитарной экстракцией.
Паразитная емкость между входным и выходным электродами инвертирующих усилительных устройств, например, между базой и коллектором транзисторов, особенно неприятна, поскольку она умножается на коэффициент усиления устройства. Эта емкость Миллера (впервые отмеченная в электронных лампах Джоном Милтоном Миллером в 1920 году) является основным фактором, ограничивающим высокочастотные характеристики активных устройств, таких как транзисторы и электронные лампы. Сетки экрана была добавлены в триод вакуумных ламп в 1920 - х, чтобы уменьшить паразитную емкость между управляющей сеткой и пластиной, создавая тетрод, что привело к значительному увеличению рабочей частоты.
Влияние паразитной емкости Z = C между входом и выходом усилителя На диаграмме справа показано, как возникает емкость Миллера. Предположим, что показанный усилитель представляет собой идеальный инвертирующий усилитель с коэффициентом усиления по напряжению A, а Z = C - это емкость между его входом и выходом. Выходное напряжение усилителя
Предполагая, что сам усилитель имеет высокое входное сопротивление, поэтому его входной ток незначителен, ток на входной клемме равен
Таким образом, емкость на входе усилителя равна
Входная емкость умножается на коэффициент усиления усилителя. Это емкость Миллера. Если входная цепь имеет сопротивление относительно земли R i, то (при условии отсутствия других полюсов усилителя) на выходе усилителя
Полоса пропускания усилителя ограничена спадом высоких частот на
Таким образом, полоса пропускания уменьшается в раз (1 + A ), что примерно соответствует коэффициенту усиления устройства по напряжению. Коэффициент усиления по напряжению современных транзисторов может составлять 10 - 100 и даже больше, так что это существенное ограничение.
