Паразитски капацитет

Во електричните кола, паразитскиот капацитет или капацитетот на истекување е неизбежен и обично непожелен капацитет што постои меѓу деловите на електронската компонента или колото, едноставно поради нивната блискост меѓусебно. Кога два електрични спроводници со различни напони се блиску заедно, електричното поле меѓу нив предизвикува електрично полнење да се складира на нив; овој ефект е паразитски капацитет. Сите елементи на колото, како што се намотките, диодите и транзисторите, имаат внатрешен капацитет, што може да предизвика нивното однесување да се оддалечи од "идеалните" елементи на колото. Дополнително, секогаш постои не-нула капацитет помеѓу било кои два спроводници; ова може да биде значително на повисоки честоти со блиски проводници, како што се жици или траги на печатени плочки.

Паразитскиот капацитет помеѓу вртежите на индукторот или друга компонента често се опишува како само-капацитет. Сепак, само-капацитетот на проводен објект е поинаков феномен, осврнувајќи се на капацитетот на објектот без повикување на друг објект.

Опис

Кога два проводници со различни потенцијали се блиску едни до други, тие се засегнати од електричното поле и складираат спротивни електрични полнежи како кондензатор. Промената на потенцијалот v помеѓу проводниците бара струја i во или надвор од проводниците да ги полнат или испуштаат.

$i=C{\frac {dv}{dt}}\,$

каде C е капацитет помеѓу проводниците. На пример, индукторот често делува како да вклучува паралелен кондензатор, поради неговите тесни намотки. Кога потенцијалната разлика постои, жиците кои лежат близу едни до други се со различни потенцијали. Тие дејствуваат како плочи на кондензаторт и чуваат полнење. Секоја промена на напонот бара дополнителна струја за полнење и празнење на овие мали "кондензатори". Кога напонот се менува бавно, како и кај нискочестотните кола, дополнителната струја е обично занемарлива, но кога напонот брзо се менува, дополнителната струја е поголема и може да влијае на работата на колото.

Калемите за високи честоти често се вртат на кошници за да се минимизира паразитската капацитивност.

Ефекти

На ниски честоти паразитскиот капацитет обично може да се игнорира, но во високочестотните кола може да биде голем проблем. Во кола за засилувач со продолжен честотен одзив, паразитскиот капацитет помеѓу излезот и влезот може да дејствува како патека за повратни информации, предизвикувајќи колото да осцилира со висока честота. Овие несакани осцилации се нарекуваат паразитски осцилации.

Кај високочестотните засилувачи, паразитскиот капацитет може да се комбинира како што е компонентата која води кон формирање резонантни кола, што исто така води до паразитски осцилации. Во сите намотки, паразитсксиот капацитет ќе резонира со индуктивноста на некоја висока честота за да го направи индукторот авто-резонантен; ова се нарекува саморезонантна честота. Над оваа честота, индукторот всушност има капацитивна реактанса.

Капацитетот на колото за напојување приклучен на излезот на оппирачките засилувачи може да го намали нивниот пропусен опсег. Високочестотните кола бараат посебни техники на дизајнирање, како што се внимателно одвојување на жиците и компонентите, заштитните прстени, земјените рамнини, авионските сили, заштитен меѓу влез и излез, завршување на линии и ленти за да се минимизираат ефектите од несаканиот капацитет.

Во тесно распоредени кабли , паразитските капацитетски спојувања можат да предизвикаат преслушување, што значи дека сигналот од едно коло се крши во друг, предизвикувајќи мешање и несигурност во работењето.

Електронски дизајн на автоматизација на компјутерски програми, кои се користат за дизајн на комерцијални печатени кола, може да се пресмета паразитски капацитет и други паразитски ефекти на двете компоненти и коло, кои ги вклучуваат во симулации на колото операција. Ова се нарекува паразитска екстракција.

Капацитет на Милер

Паразитскиот капацитет помеѓу влезните и излезните електроди на инвертирачките уреди за засилување, како што се помеѓу базата и колекторот на транзистори, е особено проблематично, бидејќи се множи со добивка на уредот. Овој капацитет на Miller (првпат забележан во вакуумските цевки од Џон Милтон Милер, 1920) е главен фактор кој ги ограничува високочестотните перформанси на активни уреди како што се транзистори и вакуумски цевки. На екранот решетката беше додадена на триод вакуум цевки во 1920-тите за да се намали паразитски капацитет помеѓу контролната мрежа и плочата, создавајќи триода, што резултираше со големо зголемување на оперативната честота.

Дијаграмот, десно, покажува колку е капацитетот. Да претпоставиме дека прикажаниот засилувач е идеален инвертирачки засилувач со зголемување на напонот од A, а Z = C е капацитет помеѓу влезот и излезот. Излезниот напон на засилувачот е

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

Струјата во влезниот терминал е

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

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

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

Значи, капацитетот на влезот на засилувачот е

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

Влезниот капацитет се множи со добивката на засилувачот. Ова е капацитетот на Милер. Ако влезното коло има импеданса на земјата од Ri, тогаш (под претпоставка дека нема други положби за засилувач) излезот на засилувачот е

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

Пропусниот опсег на засилувачот е ограничен со вртење со висока честота на

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

Значи пропусниот опсег е намален за факторот (1 + А), приближното зголемување на напонот на уредот. Напонското зголемување на модерните транзистори може да биде 10-100 или дури и повисоко, па ова е значително ограничување.

Поврзано

• Parasitic element (electrical networks)
• Parasitic extraction
• Miller Capacitance Characterization