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PCB厂电路板布局的中的DC电阻，寄生电容和寄生电感该如何搞定？

文章来源：作者：何琴查看手机网址

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人气：2394发布日期：2022-09-14 08:39【大中小】

许多PCB厂设计人员习惯于根据电路模型来思考系统行为。这些模型和电路图在某种程度上都是正确的，但是它们缺少一些确定系统行为的重要信息。电路图中缺少的信息是实际PCB布局的几何形状，它决定了系统中的元素如何相互电和磁耦合。

那么，是什么导致真正的PCB或IC中的电路元件，导体，铁氧体和其他复杂结构之间发生电磁场耦合呢？这是由电磁场和物质之间的相互作用决定的，但是在复杂系统中总结信号行为的概念性方法是根据寄生电路元件或简称寄生来考虑耦合。将寄生效应引入电路模型可帮助您解释真实系统中意料之外或不期望的信号和电源行为，从而使寄生建模工具对于理解电路和产品行为非常有帮助。

这是因为电路图根本无法说明实际PCB，IC或任何其他电气系统的某些重要功能。寄生在电路图中表示为电阻器，电容器和电感器，具体取决于它们在频域中的行为。

请注意，几乎完全按照LTI电路来讨论寄生，这意味着寄生也被视为线性且随时间变化的。时变和非线性寄生虫采用更复杂的建模技术，其中涉及时域中的手动迭代。它们对系统的初始条件也可能非常敏感，尤其是在存在反馈的情况下。

尽管实际的PCB很复杂，但LTI系统涵盖了绝大多数实用的电气系统。确定寄生效应实际上就是确定系统的频率行为，因为寄生元件对信号的影响是频率的函数。通过将［理想系统+可能的寄生虫］的频率行为与［实际系统测量］进行比较，可以确定可能的寄生虫在系统中产生与频率有关的行为。

是什么决定了寄生，电路图中未考虑什么？

据PCB厂了解，实际系统的很多方面都会在PCB布局，IC或任何其他电气系统中产生意外的寄生现象。重要的是在尝试使用SPICE仿真提取寄生效应之前，请注意电路图中无法考虑的内容

几何。

各种导体之间的距离，它们在板上的布置以及它们的横截面积将决定DC电阻，寄生电容和寄生电感。

介电常数。

PCB电介质的介电常数高，这决定了电路元件之间的寄生电容。

磁导率。

对于磁性元件，导磁率在确定信号和功率行为方面也起着作用，因为这些元件会产生寄生电感。在高频下工作时，铁氧体变压器和其他磁性元件可以像电感器或辐射器一样工作。

行波行为。

据PCB厂了解，在实际PCB和互连中传播的任何信号都是传播波形。电磁波的传播会在互连中产生传输线效应，无法用简单的电路图对其进行建模。需要修改您的SPICE仿真，以考虑波形的有限速度。

诸如纤维编织效应之类的事情，特别是在PCB基板内的现象，很难通过电路模型或布局后仿真来轻松模拟，因为涉及的电路模型可能变得很棘手。但是，电路仿真可以帮助您广泛检查PCB中与频率有关的行为。可以很容易地确定其他寄生虫，例如集成电路上的输入/输出电容或键合线电感，因为可以肯定地知道寄生虫的类型及其位置。

由于接地导线中的寄生电感（在示意图中标记为L）而产生这种效应。但是，在存在接地反弹的情况下，电路中还有其他影响电路行为的因素。

由于集成电路上的引脚，驱动器输出和负载输入处的两个电容器模拟了寄生电容。I / O线上的电阻器模拟其寄生直流电阻。

寄生提取的目标通常是对系统的频率相关行为进行估算，以便将系统在某些频率范围内广义地描述为电容性或电感性。使用上面显示的示意图类型，您可以通过将模拟结果与实验测量值进行比较来提取寄生效应（请参见下面的方法2）。

只需使用频率扫描来模拟电路，或使用脉冲来为电路提供瞬态分析。然后，您需要将结果与测量数据进行比较，以确定系统中的寄生因素。

有两种方法可以提取SPICE中的寄生虫。这两项都需要对系统中可能存在的寄生虫有所了解，或者需要与完成的PCB布局的测量结果进行比较：

分析方法。

这涉及使用解析方程来计算平凡或非平凡的电路模型的频率相关行为。组件值通常是根据数据表或先前的经验得出的。

回归方法。

尽管已知描述寄生电路和测量值之间关系的通用模型，但在未知寄生电路元件的等效值时使用该方法。标准回归方法可用于确定模型与数据之间的一致性。

在即将到来的示例中，我们将考虑如何运行两种方法所需的PSpice仿真。我们将假定各种可能的值，并使用SPICE仿真检查频率响应，而不是为各种寄生虫假设单个值。结果可用于构建描述电路频率响应如何取决于特定寄生值的模型，然后可将其用于从测量数据计算寄生值。