Was ist parasitäre Kapazität?
Die parasitäre Kapazität in elektrischen Schaltkreisen ist der zusätzliche Effekt von Leitern, die als Platten zwischen einem Dielektrikum dienen, bei dem es sich normalerweise um Luft handelt. Bei höheren Frequenzen tritt ein Problem auf, da die vorhandenen sehr kleinen verteilten Kapazitäten bei diesen Frequenzen niedrigere Impedanzen aufweisen. Dieser Effekt kann in der Phase des Schaltungsentwurfs angegangen werden, in der die Positionierung von Komponenten die Effekte bis zu einem Punkt verringern kann, an dem ein zufriedenstellender Betrieb erreicht werden kann.
Kondensatoren sind als konzentrierte oder verteilte Komponenten erhältlich. Als konzentrierte Komponenten gelten diese Kondensatoren als auf bestimmte Komponenten beschränkt. Für verteilte Kapazitäten besteht Planungsbedarf bei der Konstruktion von Komponenten und Schaltkreisen. Bei der Herstellung eines Induktors ist immer eine verteilte Kapazität vorhanden. Dies kann als parasitäre Kapazität angesehen werden. Ein idealer Induktor hat eine verteilte Kapazität von Null. daher wird es bei einer Frequenz in der Nähe der Unendlichkeit mitschwingen. Es ist bekannt, dass die meisten Induktoren aufgrund der verteilten Kapazität der Wicklung, die zu einer messbaren Resonanzfrequenz führt, eine nicht unendliche Resonanzfrequenz haben.
Parasitäre Kapazität in Hochfrequenzverstärkern (RF-Verstärkern) kann dazu führen, dass diese Verstärker aufgrund von parasitären Verlusten eine geringe Verstärkung aufweisen. In einigen Fällen können diese Verstärker schwingen. Bei einer parasitären Kapazität ist die tatsächliche Schaltung in der realen Welt die in der Entwurfsphase gezeichnete Schaltung plus Kapazitäten gegen Masse oder zwischen verschiedenen Punkten der Schaltung. In einigen Fällen besteht die Lösung einfach darin, die konzentrierte Kapazität für eine bestimmte Schaltkreisposition zu reduzieren. In anderen Fällen könnte die Lösung darin bestehen, die Induktivität zu erhöhen, um ein bestimmtes Frequenzband aufrechtzuerhalten.
Es gibt Fälle, in denen die Eigenschaften der elektronischen Komponente die parasitäre Kapazität kompensieren können. Beispielsweise kann die verringerte HF-Ausgabe aufgrund einer parasitären Kapazität durch Verwenden eines Transistors mit höherer Verstärkung erhöht werden. In einigen Fällen können die ungeraden Effekte der parasitären Kapazität durch Hinzufügen von Schaltungsstufen kompensiert werden.
Ein parasitäres Element kann aufgrund der Nähe von Leitern oder der Länge von Leiterbahnen, Drähten oder Zuleitungen von Bauteilen vorliegen. Der übliche Ansatz zur Verringerung der Wahrscheinlichkeit, ein parasitäres Element zu entdecken, besteht darin, die Leiter zu verkürzen und die Oberfläche von Bauteilen und Leiterbahnen auf Leiterplatten (PCBs) zu verringern. Basierend auf den genannten Praktiken zur Vermeidung übermäßiger parasitärer Effekte ist die Miniaturisierung von Bauteilen und Leiterplattenspuren zu einer Standardpraxis geworden.
In digitalen Schaltkreisen wirken sich Anstiegs- und Abfallzeit des digitalen Signals stark auf die erreichbaren Höchstgeschwindigkeiten aus. Die parasitäre Kapazität an den Ein- und Ausgängen der digitalen Geräte erhöht die Anstiegs- und Abfallzeiten. Eine Alternative besteht darin, Ausgabegeräte zu verwenden, die höhere Ströme einspeisen können, um die parasitären Kapazitäten zu kompensieren. Leider erhöht dieser Ansatz den Gleichstromverbrauch. Dies erklärt, warum sehr schnelle digitale Schaltungen normalerweise große Mengen an Gleichströmen erfordern.