¿Efecto de la capacitancia parásita en una señal ideal?

Este es un ejemplo de lo que sucede, no pretende ser demasiado realista sino simplemente proporcionar una imagen. Los efectos reales pueden variar bastante dependiendo del circuito y de dónde se encuentra la capacitancia parásita, así como de cómo interactúa con otros componentes.

En resumen, este es un ejemplo muy simplificado solo con fines ilustrativos.

Configuración de prueba:

Se genera un pulso cuadrado de 1 V de duración de 1 us con un tiempo de subida y bajada de 1 ns, he agregado 5 ohmios de impedancia de salida a la fuente y los valores de R3 y L1 deberían ser razonables para una traza de PCB de 5 cm. C1 es representativo de la capacitancia parásita en la pista / desde el extremo receptor. La carga se eligió aleatoriamente para que fuera de 1k ohm.

Luego hacemos un análisis transitorio (tiempo) de 0 a 3us y comprobamos la respuesta con 5 valores de C1 de 10pF a 100nF. En última instancia, estos valores son altos para esta situación dada, pero le permitirán ver los efectos más fácilmente.

Y aquí está la respuesta en Vout. El más cuadrado del grupo es con C1 = 10pF y el más redondeado C1 = 100nF. También puede ver el timbre causado por la interacción de la inductancia parásita (L1).

En el caso general, la capacitancia parásita adicional crea un filtro de paso bajo cuando se combina con las resistencias presentes.

Esto hace que los tiempos de subida y bajada de la señal sean más largos, ya que C1 tarda más en cargarse y descargarse.

En realidad, los cambios en la capacitancia parásita pueden tener varios efectos diferentes según su interacción con las inductancias y otros factores.

Aquí hay otro ejemplo de lo que puede suceder, la misma configuración de prueba se amplió en el borde ascendente y muestra C1 = 10pF y C1 = 50pF. Mientras que el tiempo de subida es más largo con 50pF, el problema real es el aumento masivo del timbre causado por la interacción con L1.

Nada afecta una señal ideal. Si lo hiciera, ya no sería ideal.

Básicamente, la capacitancia parásita es una pequeña capacitancia distribuida a tierra. Para las trazas en una placa normal, la capacitancia parásita será de unos pocos pF a unas decenas de pF, según la longitud de la traza y lo cerca que esté del plano de tierra y otras trazas. No hay nada mágico en esta capacitancia. Junto con la impedancia de la señal, provocará un filtro de paso bajo, tal como lo haría una capacitancia deliberada a tierra.

Por ejemplo, digamos que una señal digital tiene una impedancia de 100 Ω y una capacitancia parásita a tierra de 10 pF. En una primera aproximación, eso causará un filtro de paso bajo con caída de 160 MHz. Entonces, si las señales que le interesan, incluidos los armónicos que le interesan, están limitadas a 100 MHz aproximadamente, no debería haber problemas.

Otra forma de ver lo mismo es considerar la constante de tiempo. 100Ω x 10pF = 1ns, por lo que el tiempo de establecimiento del 80 % de un solo borde digital será de 1,6 ns y el tiempo de establecimiento del 90 % de 2,3 ns.