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PCB 파워 플레인 임피던스 계산기

PDN (전력 공급 네트워크) 설계를 위한 PCB 전력면 확산 임피던스, 평면 커패시턴스, 인덕턴스 및 자체 공진 주파수를 계산합니다.

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공식

C = \frac{\varepsilon_r \varepsilon_0 A}{d},\quad f_{res} = \frac{1}{2\pi\sqrt{LC}}

참고: IPC-2141A / Larry Smith PDN analysis techniques

εr — Dielectric constant
A — Plane area (m²)
d — Dielectric thickness (m)
f_res — Self-resonant frequency (Hz)

작동 방식

파워 플레인 임피던스는 배전 네트워크의 전기적 성능을 결정하는 인쇄 회로 기판 (PCB) 설계의 중요한 파라미터입니다.파워 플레인은 컴포넌트에 전기 에너지를 전달하는 로우 임피던스 저장소 역할을 하며, 그 효율성은 형상, 유전 특성 및 레이어 스택업에 의해 영향을 받습니다.평면 임피던스를 이해하면 엔지니어가 전압 노이즈를 최소화하고 고속 디지털 및 아날로그 회로에서 안정적인 전력 공급을 보장할 수 있습니다.

계산 예제

문제: FR-4 기판 (εr = 4.3), 평면 면적이 100cm²이고 유전체 두께가 0.1mm인 PCB의 파워 플레인 커패시턴스와 자체 공진 주파수를 계산하십시오.
해결 방법: 1.플레인 커패시턴스: C = (8.854e-12 * 4.3 * 0.01)/0.0001 = 3.82마이크로F
2.평면 인덕턴스: L ≈ 0.3 * 0.0001* √ (0.1/0.1) = 0.003 nH
3.자체 공진 주파수: fr = 1/ (2π√ (3.82e-6 * 0.003e-9)) ≈ 5.7 메가헤르츠

실용적인 팁

  • ✓다중 바이패스 커패시터를 사용하여 주파수 범위에서 임피던스를 줄입니다.
  • ✓평면 분할 및 불연속성 최소화
  • ✓그라운드 플레인 대칭 및 신호 리턴 경로 고려

흔한 실수

  • ✗유전체 두께 변화 무시
  • ✗파워 플레인 설계에서의 기생 인덕턴스 무시
  • ✗전체 PCB에서 균일한 평면 임피던스 가정 사용

자주 묻는 질문

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