電力分配システム (PDS) のデザイン : バイパスキャパシタおよび ... - Xilinx

電力分配システム (PDS) のデザイン : バイパス キャパシタおよびデカップリング キャパシタの使用
例
0.001μF の X7R セラミック チップ キャパシタ、0402 パッケージの場合
LIS = 1.6nH
F
RIS
=
1
------------------ =
2π LC
1
-----------------------------------------------------------------------= – 9
– 6
2π 1.6×10
× 0.001×10
125.8MHz
式 2 では、共振周波数に対応する時間の TRIS を FRIS から計算します。
T
RIS
=
1
------------ =
F
RIS
1
-------------------------- =
6
125.8×10
7.95 n s 式 2
式 3 では、FR4 誘電体の伝搬速度と T RIS から波長を計算します。
T
RIS
λ = Wavelength=
-------------------
V
PROP
– 12 s
ただし V
PROP
= 130×10
----------inch
この例では、実効周波数は共振周波数に等しく、式 1 から計算できます。実効周波数を計算すると、
125.8MHz になります。式 2 を使用してこの値の逆数を計算すると、共振期間として 7.95ns が得られま
す。式 3 で FR4 における電流の伝搬速度 (約 130ps/インチ) を使用して、このキャパシタに対応する波
長を計算すると、約 61 インチという値が得られます。式 4 で計算したように、この値の 1/40 は 1.53
インチになります。したがって、このサイズのキャパシタの配置半径 (RPLACE) は、デカップルの対象
となる電源ピンおよびグランド ピンから 1.53 インチ (3.8cm) 以内ということになります。
サイズが異なるキャパシタについても、同じように計算できます。1.53 インチという半径は、現在の
PCB 技術ではそれほど困難ではありません。PCB の裏側でデバイスの下にキャパシタを配置する必要は
ありません。この半径内であれば、デバイスの周辺にキャパシタを実装できます。通常、0.001μF とい
う容量はデカップリング ネットワークの中で最も小さい値なので、配置半径が 1 インチ未満になること
はほとんどありません。これより容量が大きいキャパシタの場合は、共振周波数が小さいので配置半径
が大きくなります。たとえば、4.7μF のタンタル キャパシタの場合は、ほとんどの PCB より大きい 123
インチという半径 (1.56MHz という共振周波数に対応) なので、ボード上のどこにでも配置できます。
XAPP623 (v1.0) 2002 年 8 月 8 日 www.xilinx.co.jp 9
式 3
T – 9
RIS
λ Wavelength -------------------
7.95×10
=
= = --------------------------- = 61.2 i n c h e s
V – 12
PROP 130×10
R PLACE
=
λ
-----
40
λ
R
PLACE
=
----- =
40
61.2 inches
---------------------------------= 1.53 inches
40
式 4
R