خازن های سطحی برای تثبیت ولتاژ منبع تغذیه و سرکوب نویز فرکانس بالا در طرح های پیچیده PCB چند لایه ضروری هستند. قطعات دیجیتالی با سرعت بالا در طول عملیات سوئیچینگ، نوسانات جریان گذرا را تولید می کنند که در صورت عدم مدیریت صحیح می تواند باعث نوسانات ولتاژ، پرش زمین و تداخل الکترومغناطیسی شود. با قرار دادن خازن ها در نزدیکی پایه های برق مدارهای مجتمع، آنها به عنوان عمل می کنند عناصر ذخیره انرژی محلی ، تامین جریان لحظه ای در طول این رویدادهای گذرا. این منبع شارژ محلی افت ولتاژ را به حداقل می رساند، محیط عملیاتی را برای قطعات حساس تثبیت می کند و از تخریب یکپارچگی سیگنال جلوگیری می کند. اثربخشی این خازن ها در کاربردهای جداسازی و بای پس به شدت تحت تأثیر آنها است. مقدار خازن، اندازه فیزیکی، نزدیکی محل قرارگیری به گره مدار، و اندوکتانس سری معادل کم ، که پاسخ سریع به رویدادهای سوئیچینگ فرکانس بالا را تضمین می کند.
استفاده موثر از خازن های سطحی بر روی PCB های چندلایه مستلزم قرارگیری استراتژیک برای به حداقل رساندن امپدانس و به حداکثر رساندن راندمان فیلتر است. خازن ها باید تا حد امکان نزدیک به پایه های منبع تغذیه قطعاتی که پشتیبانی می کنند، با حداقل فاصله از صفحه زمین مربوطه قرار گیرند. این مسیر حلقه کوتاه اندوکتانس انگلی را کاهش می دهد و به جریان های فرکانس بالا اجازه می دهد تا به سرعت به منبع برق برگردند. طراحان اغلب مستقر می شوند چندین خازن به صورت موازی ترکیب خازن های کم ارزش برای جداسازی فرکانس بالا با خازن های با ارزش بیشتر برای ذخیره سازی انرژی انبوه. این پیکربندی یک را ایجاد می کند شبکه جداسازی طیف گسترده ، قادر به رسیدگی به طیف گسترده ای از اختلالات فرکانس است. در PCB های چند لایه، مسیریابی دقیق قدرت و سطوح زمین در ارتباط با قرار دادن خازن، مسیری با امپدانس کم را تضمین می کند و یکپارچگی توان و سازگاری الکترومغناطیسی را بهبود می بخشد.
انتخاب مقادیر خازن مناسب و مواد دی الکتریک برای جداسازی و فیلتر کردن قابل اعتماد بسیار مهم است. خازن های کم ارزش برای تضعیف موثر هستند نویز با فرکانس بالا ، در حالی که خازن های با ارزش بزرگتر برای نوسانات فرکانس پایین تر تثبیت می کنند. مواد دی الکتریک با ضرایب دمای پایین، ظرفیت خازنی پایداری را در یک محدوده دمایی وسیع حفظ میکنند و عملکرد قابل پیشبینی را در شرایط عملیاتی مختلف تضمین میکنند. استفاده از خازنهای با مقاومت سری معادل کم، تحویل انرژی را بهبود میبخشد و تلفات را به حداقل میرساند، در حالی که اندوکتانس سری معادل پایین، پاسخ سریع به سیگنالهای گذرا را تضمین میکند. برای کاربردهای فیلتر، این خازن ها اغلب با عناصر مقاومتی یا القایی ترکیب می شوند تا تشکیل شوند شبکه های RC یا LC ، که به طور انتخابی فرکانس های ناخواسته را سرکوب می کند و در عین حال ویژگی های سیگنال مورد نظر را حفظ می کند.
عملکرد فرکانس بالا بر روی PCB های چند لایه چالش های مربوط به اندوکتانس انگلی و امپدانس ردیابی را معرفی می کند. خازن های سطحی با اندوکتانس سری معادل کم پاسخ شارژ-تخلیه سریع را ارائه می دهند که برای حفظ ثبات ولتاژ در طول سیکل های سوئیچینگ سریع بسیار مهم است. استفاده از اندازههای کوچکتر پکیج، اندوکتانس سرب را کاهش میدهد و توانایی خازن را برای فیلتر کردن نویز فرکانس بالا به طور موثر بهبود میبخشد. قرار دادن توزیع شده خازن ها در سراسر PCB، به ویژه در نزدیکی اجزای حیاتی، تضمین می کند که جریان های فرکانس بالا می توانند به طور موثر به زمین بازگردند، موج ولتاژ را به حداقل می رساند، تداخل الکترومغناطیسی را کاهش می دهد و یکپارچگی سیگنال را در کل مدار حفظ می کند. با انتخاب دقیق اندازه خازن، نوع دی الکتریک و محل قرارگیری، طراحان می توانند عملکرد پایدار را حتی در سرعت های سوئیچینگ در سطح گیگاهرتز حفظ کنند.
خازن های سطحی به طور گسترده در شبکه های فیلتر فعال و غیرفعال بر روی PCB های چند لایه استفاده می شود. تشکیل می دهند فیلترهای کم گذر در ترکیب با سلف ها یا مقاومت های سری برای جلوگیری از نویز فرکانس بالا در خطوط برق و ردیابی سیگنال. برای دور زدن فرکانس رادیویی یا سیگنال، خازن ها اجزای فرکانس بالا ناخواسته را مستقیماً به زمین منتقل می کنند در حالی که به سیگنال های فرکانس پایین یا DC اجازه می دهند بدون وقفه عبور کنند. اثربخشی آنها در این شبکه ها بستگی دارد انتخاب ظرفیت، دقت قرارگیری و ویژگی های الکتریکی مدار اطراف مانند طول ردیابی، هندسه صفحه و مجاورت اجزای دیگر. یکپارچه سازی مناسب تضمین می کند که خازن ها نه تنها ولتاژ را تثبیت می کنند، بلکه سازگاری کلی الکترومغناطیسی و وفاداری سیگنال را نیز بهبود می بخشند.
