¿Por qué aparecen elementos parásitos (por ejemplo, capacitancia) solo en altas frecuencias?

Las capacitancias parásitas en derivación son problemáticas cuando su impedancia es demasiado baja, al contrario de ser demasiado alta, porque tiran hacia abajo las líneas de señal y / o las desajustan.

Cuando el valor de la capacitancia parásita es mucho más bajo que la frecuencia, la impedancia resultante puede ser lo suficientemente alta como para no dañar una línea. Todo podría estar razonablemente bajo control.

Sin embargo, a medida que aumenta la frecuencia, esto puede dejar de ser cierto, y luego la impedancia resultante puede comenzar a ser lo suficientemente baja como para bajar la línea.

la suposición ¿Por qué aparecen elementos parásitos (por ejemplo, capacitancia) solo en las altas frecuencias? en cuestión es falso. Aparece en cualquier frecuencia, pero la impedancia disminuye con la frecuencia creciente.

La capacitancia parasitaria es siempre una impedancia dependiente de la frecuencia. Zc = 1 / 2piCf

Por lo tanto, 1pF a 60Hz es bastante alto, pero en comparación con la resistencia de 10M se puede usar para detectar señales parásitas de 50/60 Hz para un interruptor de luz de proximidad de mano con mano para acoplar Efield parásitos en un comparador y alternar o hacer clic en un contador arriba / abajo para atenuar hacia abajo con lógica simple para controlar la fase en un triac.

estado allí, hecho ese 1970.

añadido

Segunda pregunta ... por qué no es despreciable a alta frecuencia Si utilizamos tapas para el acoplamiento, asumimos una impedancia de cortocircuito.

Pero no desea que el aislamiento parásito se atenúe, cause interferencias o reflexiones en las señales, por lo que la pF dispersa es importante.

Si se considera que el capacitor es SOLO un capacitor, entonces su impedancia se aproxima a cero a medida que aumenta la frecuencia. PERO

La clave está en el título de tu pregunta, específicamente, "parásito". No se puede considerar que un capacitor sea simplemente un capacitor. Simplemente por tener longitud física también posee inductancia. Así que un modelo simple se ve como

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Para los componentes que no son de RF y las bajas frecuencias, L es despreciable. A medida que aumenta la frecuencia, la caída de la impedancia en C supera ampliamente cualquier contribución de L, pero la impedancia de L aumenta.

En alguna frecuencia, llamada auto-resonancia, la impedancia de L es igual a la impedancia de C, y esto forma una impedancia total mínima. Para frecuencias mayores, el aumento en la impedancia de L es mayor que la disminución en la impedancia en C, por lo que la impedancia total aumenta con la frecuencia.

Y todo esto, por supuesto, ignora los efectos de resistencia.

Una forma de verlo:

Una impedancia muy baja es un cortocircuito. Los cortocircuitos pueden tener un impacto dramático en el rendimiento del circuito.

Otra forma de verlo:

Muchas veces, se coloca un capacitor parásito para que usted deba preocuparse por su admisión, no por su impedancia.

También debe tener en cuenta las inductancias parásitas: trazas de pcb (1nH / mm), vías de pcb (~ 1nH, dependiendo de la relación altura / anchura), planos de pcb (10% de lo que sería una traza), cables de unión en los circuitos integrados (0,5 nH cada uno), los marcos de plomo (con 1nH / mm) y las inductancias de silicio. Suponga que cada pin de cada IC tiene que funcionar en un entorno de 10nanoHenry, hasta que se demuestre que es más pequeño.

Para diversión y juegos, considere la capacidad parásita de VDD-GND en el chip, a menudo de 100pF o 1,000pF o más. Eso resuena con la inductancia pin. Quizás las resistencias de silicio a granel y los contactos bien y los contactos y sustrato y la resistencia del metal se amortiguen adecuadamente: Rd = sqrt (L / C) es un buen valor de prueba.

Las notas 100pF y 10nH resuenan a 50MHz. Muchas de las MCU pequeñas, con un conjunto de VDD / GDD, sonarán en esa frecuencia.

¿Es 50MHz de alta frecuencia?

La inductancia parásita de un capacitor de bypass, etiquetado como ESL, evita la acción de filtrado ideal. 500uF y 20nH (tapa de tamaño 20milliMeter) resuenan a 50.3KHz. No es una frecuencia alta, ¿eh?

Veamos una resistencia: para DC, tiene 10MΩ || Capacidad parasitaria paralela 1pF.

^{simular este circuito : esquema creado usando CircuitLab}

Ahora, para DC, ese 1pF no importa. ¿Pero qué pasa a 100 MHz? Que 1 pF ahora tiene una conductividad de \ $ j \ omega C1 = j \ cdot 2 \ pi 10 ^ 8 \, \ text {Hz} \ cdot 10 ^ {- 12} \, \ text F \ approx 6 \ cdot 10 ^ {- 4} \, \ texto S \ $. El R1 ideal sigue siendo 10 MΩ, es decir, tiene un inverso \ $ 10 ^ {- 7} \, \ texto S \ $: en otras palabras, ¡la resistencia se reduce repentinamente en un factor enorme!