Szórt kapacitás

A két alkatrészláb/vezeték közti kapacitás arányos az egymással szembe néző felületek nagyságával, fordítottan arányos a távolságukkal, valamint arányos még a felületek közti közeg dielektromos állandójával.

Nézzünk néhány példát, mikor okozhat ez gondot! Pl. IC-k lábai között maradt folyatószer (gyanta) pF nagyságrendű kapacitást okozhat, ami ráadásul függ a nedvességtartalomtól (vagyis a környező levegő nedvességtartalmától és a gyantacsepp hőmérsékletétől): a víz dielektromos állandója ugyanis 80-szor nagyobb, mint a vákuumé vagy levegőé.

Ez a pár pF a rezgőkvarcok terhelőkapacitásait elhangolhatja, így a kvarc leállhat, valamint egyéb nagyfrekvenciás áramkörben a kis kapacitás is jelenthet kis impedanciát, ami komoly csatolásként jelentkezhet, elsősorban a nagy bemeneti impedanciájú CMOS-bemenetek esetében.

Nagyfrekvenciás áramvisszacsatolt erősítők szintén nem szeretik, ha az invertáló bemenetük (de egyébként a többi lábukra is igaz) kapacitíve csatolódik valamihez; begerjedhetnek tőle. Ilyen magasfrekvenciás gerjedést ráadásul egyszerű eszközökkel nem is érünk tetten, csak azt vesszük észre, hogy integrált áramkörünk forrósodik, és nem nyújtja a megszokott (hang)minőséget.

A forrasztás után visszamaradt gyantát tehát kaparjuk le, vagy használjuk lemosható folyatószert és mossuk le NYÁK-tisztító folyadékkal; vagy választhatunk olyan folyatószert is, amit a kis dielektromos állandójának következtében le sem kell mosni!

Rezgőkvarc köré válasszunk nagyobb méretű alkatrészeket és forrpadjeik távolságát növeljük meg! Megtehetjük azt is, hogy a forrasztóónban lévő gyanta nagyrészét a páka hegyén hagyjuk kiégni forrasztás előtt, de ez a forrasztás minőségére kihatással lehet.

Arra vonatkozóan, hogy a NYÁK-vezetékek egymás felé és az alkatrészlábak felé szórt kapacitása miként befolyásolja egy IC működését, az adott IC adatlapját és tervezési segédletét (application note, design note) olvassuk el! Elsősorban nagyfrekvenciás és/vagy áramvisszacsatolt integrált áramköröknél fontos ez.

Sokszor pl. javasolják, hogy az ilyen IC-k alatt vágjuk ki a ground plane-t. Illetve általánosan igaz, hogy a gyors IC-k köré minél közelebb kell tenni a kapcsolódó alkatrészeket. Kimenetük ne hajtson közvetlenül kábelt, válasszuk le azt egy soros ellenállással vagy ferrit bead-del!

Gyakran említi még az irodalom, hogy az IC-foglalatok lábai közti kapacitás is okozhat gondot a gyors (>100 MHz) áramkörök esetében. Erről nincs tapasztalatom, nekem még nem volt gondom ezzel. Ha lenne, akkor a foglalat elhagyásával, az IC sávszélességének korlátozásával (lelassításával) vagy az IC lába és a foglalat egy kisértékű ellenállással történő elválasztásával próbálkoznék.

Vezetékek között a NYÁK-on csak igen kis kapacitás jelentkezik, lévén a vezetékek kis oldalirányú keresztmetszetűek, valamint kis dielektromos állandójú közeg (levegő vagy lakk) található köztük. A lerakódó szennyeződésnek – elsősorban nedvességtartalmánál fogva – már lehet nagy dielektromos állandója, így az érzékeny áramköröket lakkal szokták védeni.

Ennek alapvetően két fajtája van: forrasztásgátló lakk, ami a vezetékek közti teret jól védi, valamint forrasztás utáni védőlakk. Utóbbira a legtöbb esetben a hagyományos akril lakk is megfelelő: kicsi a dielektromos állandója, bírja a hőt és átforrasztható. (A lakk a korróziótól is véd, valamint a sárga univerzális NYÁK-panelt is megakadályozhatja abban, hogy melegen a megszokott orrfacsaró szagot eregesse magából.)

2. ábra. Szerelés utáni védőlakkal ellátott panel (forrás)

Kábelek között a hatás már számottevőbb lehet a szigetelések anyagának egynél nagyobb relatív dielektromos állandója és a nagyobb szembe néző fémfelületek miatt.

Végül említsük meg, hogy a vezetékeknek felületükből adódóan is van kapacitása.

A cikk még nem ért véget, kérlek, lapozz!