기생 캐패시턴스

이 기사는 대부분 또는 전체적으로 단일 출처에 의존하고 있습니다. 관련 토론은 토크 페이지에서 확인할 수 있습니다. 추가 출처에 인용문을 도입하여 이 기사의 개선에 도움을 주시기 바랍니다.출처 : '기생충전기'– 뉴스 · 신문 · 서적 · 학자 · JSTOR ( 2022년 7월)

기생 캐패시턴스는 단순히 서로 가깝기 때문에 전자 부품 또는 회로 부품 사이에 존재하는 피할 수 없는 보통 원치 않는 캐패시턴스입니다.서로 다른 전압의 두 전기 도체가 서로 가까이 있을 경우 이들 사이의 전계에 의해 전하가 저장됩니다. 이 효과가 캐패시턴스입니다.

인덕터, 다이오드 및 트랜지스터와 같은 모든 실용적인 회로 소자는 내부 캐패시턴스를 가지고 있으며, 이로 인해 이상적인 회로 소자의 동작과 차이가 날 수 있습니다.또한 2개의 컨덕터 사이에는 항상 0이 아닌 캐패시턴스가 존재합니다.이것은 와이어나 프린트 기판 트레이스등의 컨덕터가 촘촘히 배치되어 있는 경우에 중요합니다.인덕터 또는 다른 권상 부품의 회전 사이의 기생 캐패시턴스는 종종 자기 캐패시턴스로 설명됩니다.그러나 전자기학에서 자기용량이라는 용어는 다른 현상을 더 정확하게 지칭한다. 즉, 다른 물체를 참조하지 않고 전도성 물체의 정전용량이다.

기생 캐패시턴스는 고주파 회로에서 중요한 문제로 전자 부품 및 회로의 동작 주파수와 대역폭을 제한하는 요인이 됩니다.

묘사

서로 다른 전위의 두 도체가 서로 가까이 있을 때, 그들은 서로의 전장의 영향을 받아 콘덴서처럼 반대 전하를 저장한다.도체 사이의 전위 v를 변경하려면 도체를 충전하거나 방전하기 위해 도체 내부 또는 외부로 전류 i가 필요합니다.

${\displaystyle i=C{\frac {dV}{dt}},$

여기서 C는 컨덕터 사이의 캐패시턴스입니다.예를 들어, 인덕터는 간격이 긴 와인딩 때문에 병렬 캐패시터를 포함하는 것처럼 동작하는 경우가 많습니다.코일에 전위차가 존재하는 경우 서로 인접한 와이어는 전위가 다릅니다.콘덴서의 플레이트처럼 작용하여 전하를 저장합니다.코일 전체의 전압이 변화하면 이러한 작은 '캐패시터'를 충전 및 방전하기 위해 추가 전류가 필요합니다.전압이 저주파 회로와 같이 느리게만 변화할 경우 추가 전류는 일반적으로 무시할 수 있지만 전압이 빠르게 변화할 경우 추가 전류가 더 크고 회로 작동에 영향을 미칠 수 있습니다.

고주파용 코일은 기생 캐패시턴스를 최소화하기 위해 바스켓 감는 경우가 많습니다.

영향들

저주파에서는 일반적으로 기생 캐패시턴스를 무시할 수 있지만, 고주파 회로에서는 큰 문제가 될 수 있습니다.주파수 응답이 확장된 증폭 회로에서는 출력과 입력 사이의 기생 캐패시턴스가 피드백 경로로 작용하여 회로가 고주파수로 진동할 수 있습니다.이러한 원치 않는 진동을 기생 진동이라고 합니다.

고주파 증폭기에서는 기생 캐패시턴스가 성분 리드 등의 부유 인덕턴스와 결합되어 공진회로를 형성할 수 있으며, 기생 진동도 발생할 수 있습니다.모든 인덕터에서 기생 캐패시턴스는 어떤 고주파수로 인덕턴스와 공진하여 인덕터의 자기 공진을 만듭니다.이것을 자기 공진 주파수라고 부릅니다.이 주파수 이상으로 인덕터는 실제로 용량성 리액턴스를 가집니다.

op암페어의 출력에 연결된 부하회로의 캐패시턴스는 대역폭을 줄일 수 있습니다.고주파 회로에는 불필요한 캐패시턴스의 영향을 최소화하기 위해 와이어와 컴포넌트의 신중한 분리, 가드링, 접지 플레인, 전원 플레인, 입력과 출력 간의 차폐, 라인 종단 및 스트립라인과 같은 특수한 설계 기술이 필요합니다.

간격이 좁은 케이블과 컴퓨터 버스에서는 기생 커패시티브 커플링이 크로스톡을 일으킬 수 있습니다.즉, 어떤 회로로부터의 신호가 다른 회로로 블리딩되어 간섭이 발생하고 동작이 불안정해집니다.

상업용 프린트회로기판의 설계에 사용되는 전자설계자동화컴퓨터 프로그램은 부품과 회로기판 트레이스의 기생용량 및 기타 기생효과를 계산하여 회로동작 시뮬레이션에 포함할 수 있다.이것을 기생 추출이라고 합니다.

밀러 캐패시턴스

트랜지스터의 베이스와 콜렉터 사이 등 반전 증폭장치의 입력전극과 출력전극 사이의 기생용량은 디바이스의 이득에 의해 곱되기 때문에 특히 문제가 됩니다.이 밀러 캐패시턴스(John Milton Miller, 1920에 의해 진공 튜브에서 처음 언급됨)는 트랜지스터 및 진공 튜브와 같은 활성 장치의 고주파 성능을 제한하는 주요 요인입니다.스크린 그리드는 제어 그리드와 플레이트 사이의 기생 캐패시턴스를 줄이기 위해 1920년대에 3극 진공관에 추가되어 테트로이드가 생성되어 작동 ^[1]주파수가 크게 증가했습니다.

오른쪽 그림은 밀러 캐패시턴스가 어떻게 발생하는지 보여줍니다.표시된 앰프가 전압 게인이 A인 이상적인 반전 증폭기이고 Z = C가 입력과 출력 사이의 캐패시턴스라고 가정합니다.앰프의 출력 전압은

$\displaystyle v_{\text{o}}=-Av_{\text{i}},$

앰프 자체의 입력 임피던스가 높아 입력 전류가 무시할 수 있다고 가정하면 입력 단자에 흐르는 전류는 다음과 같습니다.

$({displaystyle i_{\text{i}}=C{d \over dt}(v_{\text{i}}-v_{\text{o}}),$

$\displaystyle i_{\text{i}}=C{d\over dt}(v_{\text{i})+Av_{\text{i}}},$

${\displaystyle i_{\text{i}}=C(1+A){dv_{\text{i}}\over dt},}$

따라서 앰프 입력의 캐패시턴스는

$\style C_{\text{\displaystyle}M}}=C(1+A),}$

입력 캐패시턴스에 증폭기의 게인을 곱합니다.이것은 밀러 캐패시턴스입니다.입력 회로의 접지 임피던스가 R인_i 경우 앰프의 출력은 다음과 같습니다(다른 앰프 극이 없다고 가정).

${\displaystyle V_{\text{o}}=param frac {A}{1+j\Omega R_{\text{i}}C_{\text{M}}}}V_{\text{i}},}$

증폭기의 대역폭은 다음 위치에서 고주파 롤오프에 의해 제한됩니다.

${\displaystyle f={1\over 2\pi R_{\text{i}}}C_{\text{M}}={1 \over 2 \pi R_{\text{i}}C(1+A)},}$

따라서 대역폭은 장치의 전압 게인 계수(1 + A)에 의해 감소합니다.최신 트랜지스터의 전압 이득은 10~100 이상일 수 있으므로 이는 상당한 제한입니다.

「 」를 참조해 주세요.

• 기생 요소(전기 네트워크)
• 디커플링 콘덴서

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