電容耦合
關注創建者：zhigu1951 創建時間：2019-02-25
電容耦合的實例教程
AC耦合電容是高速電路中出現概率很高的一種器件，也是SI仿真中值得研究的基本仿真模型之一。耦合電容的仿真模型，每個人都有自己不同的見解和看法，今天僅介紹一種我自己認為還比較符合耦合電容阻抗的一個HFSS模型。
通常的耦合電容仿真模型是差分線+電容封裝pad（0402或者0201）+RLC邊界（也有人用perfect E），如下圖，這種模型在速率小于10Gbps時，是沒有任何問題的，如果速率更高比如25Gbps，那么這種簡化的模型就存在一點問題，如果去實際測試TDR，你會發現仿真和實測阻抗數據會有4~5ohm的差異，這么大的差異就得去分析定位原因了。
通常PCB上的器件都會通過SMT進行表貼，手動焊接除外。在SMT之前會在PCB開窗的焊盤上刷上一層厚度均勻的錫膏，厚度為0.1mm（3.937mil），在過回流焊時，錫膏受到熱應力的作用，會從均勻的矩形膨脹成半橢圓形，膨脹后的高度大概在0.12mm~0.14mm之間，當速率達到25Gbps后，這個錫膏的影響就必須考慮了。
另外，多層的MLCC陶瓷電容，我們是很難知道其背部的電極大小和數量信息的，這個時候只能根據實際測試的TDR值來反推一個簡化的block模型，我通常設定為一塊屬性為solder的長方體，尺寸參數化，根據實測數據來選定一個合適的值，下面為參考模型：
根據此模型做了一塊實驗PCB，仿真和實測TDR結果對比如下：從對比數據可以看出，該模型準確性還是可以的，跟實際的測試結果值相差最大1.25ohm（dx=dy=0)，其他幾種情況阻抗差異都在1ohm之內。
展開 仔細觀察結果，我們在圓柱體頂部及其與銅盒的相鄰面之間發現了一處強烈的電容耦合。
上圖：當溫度為 100°C（超過參考溫度）時的熱膨脹。下圖：電磁模態分析描述了基本模式的表面電流分布圖和電場。
接下來，我們多次修改工作溫度，并重復進行力學與電磁分析，然后利用得到的數據繪制特征頻率隨溫度變化的曲線。根據繪圖，我們可以對比只包含銅盒與同時包含銅盒和鋼圓柱體的濾波器設計。
銅濾波器設計和銅-鋼濾波器的特征頻率隨溫度變化的曲線。
結果表明同時包含銅和鋼的設計方案表現更加出色。這是因為兩種材料擁有不同的熱膨脹系數，所以圓柱體頂部和銅盒相鄰面之間的電容耦合減少了。電容耦合對特征頻率的影響很大，當電容耦合減少時，它能抵消腔體總體尺寸增大產生的影響。
此外，在銅-鋼濾波器設計中，我們可以利用溫度驅動來調整圓柱體底部和銅盒之間的距離，從而抵消大部分熱漂移。
來源：COMSOL
展開 EWIS EMC的傳導耦合可分為電阻性耦合，電容性耦合，電感性耦合三方面進行分析，其中電容性耦合又稱電場耦合，是兩個電路之間的電場相互作用產生的，被干擾源上耦合產生的干擾電壓，由干擾源頻率、幅值、被干擾源對地電阻（或負載電阻）、線間電容共同決定。平行雙導線間的電容性耦合物理模型與等效電路如下：
電容性耦合等效模型
電容性耦合等效電路
上文闡述，經過計算可得：UN≈jwRC12U1。實際上，這里只考慮了一種情況，即R為電路2的負載電阻。但是如果R較大，即R為導線2對地的絕緣電阻（通常R＞50MΩ），那么此種情況就要另當別論。
由上圖（等效電路圖）可以看出，UN為U1在R上面的分壓，不難得出，當R＞50MΩ時，
由此可見，無論R為電路2的負載電阻，或導線2的對地電阻，在導線2無屏蔽層的情況下，導線2上耦合產生的電壓UN都是不可忽視的。增加屏蔽層后，等效模型與電路如下：
下面分三種情況討論：
（1） 若導線2與地之間的電阻無限大，且導線2完全被屏蔽層包圍，此時R=∞，C12=0，C2G=0，可以得出，
由于屏蔽層與導線2之間無電流電壓，因此導線2上耦合出的干擾電壓（屏蔽層對地電壓加導線2對屏蔽層電壓）就是US。即：
UN=US
此時，如果屏蔽層接地，則Us=0，即UN=0，此種情況為理想情況，可以理解為，當導線2對地電阻無限大時（對地絕緣），如果把導線2完整的屏蔽，且屏蔽接地，則導線2上無耦合干擾電壓。
（2）若導線2與地之間電阻無限大（對地絕緣），但導線2沒有完全被屏蔽層覆蓋，此時R=∞，C12與C2G為有限值，，在導線2上耦合的干擾電壓可以表示為：
其中，C12取決于導線2露在屏蔽層外的那部分長度，露出的長度越大，值越大。
展開 這些組件可以是平面（實心的或者帶孔的）、傳輸線、螺旋電感器和MIM/MOM電容器，它們可以與高速/高頻布線一起提取，以計算全耦合電磁模型。此外，憑借自動化的額外優勢，使電磁提取任務的設置變得非常簡單且快速。
從最基本的層面講，所有電容器都是通過由介電（絕緣）材料隔開的電導體（極板）來儲存能量的。當一個極板接收到正電荷，而另一個極板接收到負電荷時，電容器就儲存了電荷。電容器種類繁多，用途各異，包括從在數字電路中存儲計算機內存，到過濾電子信號中的噪聲，再到保護電路的一部分免受另一部分的影響等。
讓我們來了解三種常見的模擬集成電路電容器：金屬-氧化物-金屬（MOM）、金屬-絕緣體-金屬（MIM）和金屬-氧化物-半導體（MOS）電容器。
什么是金屬-氧化物-金屬（MOM）電容器？
金屬-氧化物-金屬（MOM）電容器是芯片中的小型多功能器件。它們是由金屬層構成的交叉指型（就像兩只手十指相扣那樣）結構的多指型電容器。標準金屬布線（以及可選的過孔——布線電路板上的鍍通孔）被用來構成電容器的極板，極板之間的橫向（層內）電容耦合效應可產生所需的電容。
與垂直耦合相比，這種橫向電容耦合可提供更出色的匹配特性，主要是由于橫向尺寸的工藝控制更為精準，不像金屬層和介電層厚度那樣難以控制。為了提高電容密度，可以使用過孔并聯多個金屬層，形成垂直金屬壁或網格。通常，會在MOM電容器中采用金屬線寬和間距最小的最底層金屬層（如M1–M5），以最大限度地提高電容密度。
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標準金屬布線（以及可選的過孔——布線電路板上的鍍通孔）被用來構成電容器的極板，極板之間的橫向（層內）電容耦合效應可產生所需的電容。
與垂直耦合相比，這種橫向電容耦合可提供更出色的匹配特性，主要是由于橫向尺寸的工藝控制更為精準，不像金屬層和介電層厚度那樣難以控制。為了提高電容密度，可以使用過孔并聯多個金屬層，形成垂直金屬壁或網格。
由于CJC8972不需要輸出耦合電容器，自引導電容器或冷落網絡，因此非常適合需要較小體積和重量的低功耗便攜式系統。
CJC8972內置一個上電復位電路，用于在通電后將數字邏輯重置為默認狀態。該上電復位電路由DVDD供電，并監測 DVDD和AVDD信號；當DVDD或AVDD低于較小閾值時，電路會將PORB置為低電平。
，耦合機電方法)
==SHELL157==--------熱電耦合殼單元
==FLUID220==---------3-D 20 節點聲學流體單元
==FLUID221==---------3-D 10 節點聲學流體單元
==PLANE222==--------二維 4 節點耦合場實體單元
==PLANE223==--------二維 8 節點耦合場實體單元
=
標準金屬布線（以及可選的過孔——布線電路板上的鍍通孔）被用來構成電容器的極板，極板之間的橫向（層內）電容耦合效應可產生所需的電容。
與垂直耦合相比，這種橫向電容耦合可提供更出色的匹配特性，主要是由于橫向尺寸的工藝控制更為精準，不像金屬層和介電層厚度那樣難以控制。為了提高電容密度，可以使用過孔并聯多個金屬層，形成垂直金屬壁或網格。
一期一會 | 什么是電源完整性？3個月前
像SIwave軟件這樣的綜合工具，使您能夠在開展電容和電感耦合仿真時使用相同的功率損耗模型。
首先，工程師必須測量PDN阻抗并微調設計，直至其達到目標阻抗。這些迭代可能包括在電路走線之間引入間距，修改電源或接地平面幾何結構，移動或添加過孔，或引入電容器以減少串擾。
大多數電子系統都包含了PCB和集成電路。
在光電耦合器內部，由于發光管和受光器之間的耦合電容很小（2pF以內）所以共模輸入電壓通過極間耦合電容對輸出電流的影響很小，因而共模抑制比很高。
光電耦合器的輸出特性是指在一定的發光電流IF下，光敏管所加偏置電壓VCE與輸出電流IC之間的關系，當IF=0時，發光二極管不發光，此時的光敏晶體管集電極輸出電流稱為暗電流，一般很小。當IF>0時，在一定的IF作用下，所對應的IC基本上與VCE無關。
一期一會 | 什么是信號完整性？4個月前
耦合類型包括：
電容耦合：
由干擾電路的電場在受干擾電路中產生電壓引起
電感耦合：
由干擾電路的磁場在受干擾電路中產生電壓引起
導電耦合：
由在接地層回路上耦合的兩個信號的電流引起
3. 同步開關噪聲（SSN）引起的接地彈跳
當PCB各點的信號接地不同時，就會發生接地彈跳。
DC-Link 薄膜電容是電動汽車電驅系統中的一個重要組成部分，在反復充放電的過程中會導致電容發熱，影響其使用壽命。
本文基于ANSYS 仿真軟件對某型號DC-Link 薄膜電容器進行溫度場分析，結果表明，在
高溫環境中，電容器芯子中心處為溫度最高點，而配備散熱器后，最高溫度點轉移至遠離散熱器的外殼處，散熱器能顯著降低芯子溫度。
1.基于某款實際電容產品簡化的3D模型
去耦合電容：在IC的電源和地之間添加去耦合電容，可以穩定電壓并過濾高頻噪聲。
2.2.2 信號完整性與EMC的關系
信號完整性和EMC是密切相關的，好的信號完整性設計往往也有助于EMC性能：
終端匹配：終端匹配可以減少信號反射，確保信號完整，同時也可以降低信號的輻射。
差分信號：使用差分信號傳輸可以提高信號的抗干擾能力，并減少對外部的干擾發射。
對于耦合電容約為16.4pF/m的測量結果是一致的。在所有測試頻率上，對稱恒流激勵方式將有效耦合噪聲削減了約40dB。
圖4 非屏蔽二芯電纜的噪聲耦合測試
漢航VS08板卡
對稱恒流源激勵技術提供一種使用2/4線連接、單應變計方式下精確測量動靜態應變的方法。
