Was ist parasitäre Kapazität?

Parasitäre Kapazität in Stromkreisen ist der zusätzliche Effekt von Leitern, die als Platten zwischen einem Dielektrikum dienen, bei dem es sich normalerweise um Luft handelt. Bei höheren Frequenzen wird es zu einem Problem, da die vorhandenen sehr kleinen verteilten Kapazitäten bei diesen Frequenzen niedrigere Impedanzen aufweisen. Dieser Effekt kann bereits in der Schaltungsentwurfsphase angegangen werden, indem durch die Positionierung der Komponenten die Auswirkungen soweit abgemildert werden können, dass ein zufriedenstellender Betrieb erreicht werden kann.

Kondensatoren sind als gebündelte oder verteilte Komponenten erhältlich. Als konzentrierte Komponenten gelten diese Kondensatoren als auf bestimmte Komponenten beschränkt; Für verteilte Kapazitäten ist es notwendig, das Design von Komponenten und Schaltkreisen zu planen. Bei der Herstellung eines Induktors ist immer eine verteilte Kapazität beteiligt; Dies kann als parasitäre Kapazität betrachtet werden. Ein idealer Induktor hat eine verteilte Kapazität von Null; Daher wird es bei einer Frequenz nahe der Unendlichkeit mitschwingen. Es ist bekannt, dass die meisten Induktoren aufgrund der verteilten Kapazität der Wicklung, die zu einer messbaren Resonanzfrequenz führt, eine nicht unendliche Resonanzfrequenz haben.

Parasitäre Kapazität in Hochfrequenzverstärkern (HF-Verstärkern) kann dazu führen, dass diese Verstärker aufgrund parasitärer Verluste eine geringe Verstärkung aufweisen. In manchen Fällen kann es zu Schwingungen dieser Verstärker kommen. Bei Streukapazitäten ist der tatsächliche Stromkreis in der realen Welt der Stromkreis, der in der Entwurfsphase gezeichnet wurde, plus Kapazitäten gegen Erde oder zwischen verschiedenen Punkten im Stromkreis. In manchen Fällen besteht die Lösung einfach darin, die konzentrierte Kapazität für eine bestimmte Position im Stromkreis zu reduzieren. In anderen Fällen könnte die Lösung darin bestehen, die Induktivität zu erhöhen, um einen bestimmten Frequenzdurchlassbereich aufrechtzuerhalten.

Es gibt Fälle, in denen die Eigenschaften der elektronischen Komponente die parasitäre Kapazität kompensieren können. Beispielsweise kann die durch Streukapazität verringerte HF-Ausgangsleistung durch die Verwendung eines Transistors mit höherer Verstärkung erhöht werden. In manchen Fällen können die Fremdeffekte parasitärer Kapazitäten durch das Hinzufügen von Schaltungsstufen kompensiert werden.

Aufgrund der Nähe von Leitern oder der Länge von Komponentenspuren, Kabeln oder Leitern kann ein parasitäres Element vorhanden sein. Der übliche Ansatz zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit, ein parasitäres Element zu entdecken, besteht darin, die Leitungen zu kürzen und die Oberfläche von Komponenten und Leiterbahnen auf Leiterplatten (PCBs) zu verringern. Basierend auf den oben genannten Praktiken zur Vermeidung übermäßiger parasitärer Effekte ist die Miniaturisierung von PCB-Komponenten und Leiterbahnen zur Standardpraxis geworden.

In digitalen Schaltkreisen haben die Anstiegs- und Abfallzeit des digitalen Signals großen Einfluss auf die maximal erreichbaren Geschwindigkeiten. Parasitäre Kapazitäten an den Ein- und Ausgängen digitaler Geräte verlängern die Anstiegs- und Abfallzeiten. Eine Alternative besteht darin, Ausgangsgeräte zu verwenden, die höhere Ströme ziehen können, um Streukapazitäten zu kompensieren. Leider erhöht dieser Ansatz den Stromverbrauch bei Gleichstrom (DC). Dies erklärt, warum sehr schnelle digitale Schaltungen häufig große Gleichströme benötigen.

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