Para la magnitud de los condensadores nF o µF, espero poder construirlos en una placa de circuito impreso. El condensador es como una capa de dos metales y algo entre ellos.
¿Es esto posible?
No comprar el condensador, sólo diseñar el condensador en la placa de circuito impreso. Doble capa de metal en la placa de circuito impreso.
Le resultará difícil conseguir 1 nF simplemente colocando el cobre en una capa estándar de dos FR-4 tablero. La capacitancia viene dada aproximadamente por la ecuación de la placa paralela:
\$ C = \dfrac{ \epsilon A }{ d } \$
En este caso
\$ C = \dfrac{(4.7)(8.854 \times 10^{-12}) A }{ (1.6 \times 10^{-3} ) } \$
o
\$ C = A (2.6 \times 10^{-8}\mathrm{F/m^2}) \$
Lo que significa que necesitarías 0,038 m 2 o 380 cm 2 de área de cobre para lograr 1 nF. He utilizado 4,7 como constante dieléctrica típica ( permitividad relativa ) para FR-4 y 1,6 mm como espesor típico de la placa.
No es infrecuente hacer condensadores de escala pF mediante regiones de cobre paralelas, pero normalmente se hace en placas multicapa donde el d plazo puede ser mucho menor. Este tipo de condensador construido puede lograr una menor ESR y ESL que un condensador discreto, por lo que es valioso para derivar fuentes de alimentación en circuitos de muy alta frecuencia.
También hay empresas que fabrican materiales especiales que pueden laminarse en una placa de circuito impreso multicapa para proporcionar una capa de alta constancia dieléctrica, lo que permite la construcción de condensadores de mayor valor mediante el estampado de metales. 3M es uno. Suelen llamarse condensadores empotrados o enterrados. Póngase en contacto con su taller de fabricación de placas de circuito impreso para ver si admiten este tipo de material.
1nF con 380 cm2, pero eso es un condensador de baja inductancia para su plano, que desacoplará bien la alta frecuencia.
@Kortuk, claro, pero ¿cuándo ha tenido alguien 60 pulgadas cuadradas de sobra en un diseño de PCB?
Es posible construir condensadores de esa manera, pero puedes olvidarte de los µF. Lo más probable es que esté en el rango de pF.
Creo que la fórmula para calcular la capacitancia de un condensador de placa sería apropiada en este caso. \$C = \dfrac{\varepsilon A}{d}\$
Será difícil construir un área grande en un PCB y no puedes hacer la separación de la placa arbitrariamente pequeña ya que te será difícil construirla de esa manera y también probablemente querrás que pueda tener algún voltaje a través de ella.
Y sí, esto significa que obtienes capacitancia en la placa a partir de las trazas, normalmente no es un valor grande pero importa, especialmente si tienes trazas largas cerca unas de otras y estás corriendo una frecuencia alta.
Para un condensador en una placa de circuito impreso, tenemos que ver la fórmula común para un condensador de placas paralelas con un área A, una distancia d entre las placas y una permitividad relativa \$\varepsilon_r\$ .
\$C=\varepsilon_0\varepsilon_r \frac{A}{d}\$
Utilicemos algunos números comunes: Nuestra placa de circuito impreso tiene una superficie de 100 mm x 100 mm = 0,01 m 2 El espesor del núcleo es de 1,5 mm, y el FR4 (también conocido como "epoxi tipo PCB") como \$\varepsilon_r\$ de aproximadamente 4,2. Por lo tanto,
\$C=8.85 \cdot 10^{-12} \frac{\mathrm{F}}{\mathrm{m}} \cdot 4.2 \cdot\frac{0.01\space\mathrm{m}^2}{0.0015\space\mathrm{m}}\$
\$C=248\space\mathrm{pF}\$
Incluso si utilizáramos un dieléctrico más fino (núcleo FR4), y tal vez incluso una placa multicapa para más de dos placas, llegar a los nF será grande, y estamos lejos de entrar en el rango de los µF.
Sin embargo, puedes utilizar algunos condensadores en los bordes de tu placa, y distribuir su tensión a través de la placa utilizando dos planos de cobre que actúen como condensador. Los condensadores discretos en paralelo con el condensador de tu PCB pueden actuar como un condensador lumped casi perfecto, dando a tu diseño de lógica rápida o de potencia la sensación de calor.
No utilizarás un condensador de PCB si necesitas valores exactos o grandes, pero puedes utilizarlo para crear un sistema de distribución de energía realmente bueno en tu diseño completo.
Una forma más esotérica de condensador utiliza campos de fricción y coloca los electrodos en ambas capas en un patrón fractal entrelazado. No existe una solución de forma cerrada y es muy sensible a la tolerancia de fabricación, por lo que es prácticamente inútil en este caso. El aumento de la capacitancia sería del orden de 4X a 5X. Sólo se menciona para completar. No se aconseja en absoluto.
No estoy seguro de poder picar en eso. Por otro lado, la inductancia aumentará, pero si se corta un plano de tierra completo con cortes, se reducirá el plano de tierra, no se aumentará.
@drxzcl Lo más probable es que se refiera a condensadores fractales . Son útiles en el sentido de que el espaciado vertical de las placas no escala tan bien como el espaciado lateral, por lo que los condensadores fractales aprovechan al máximo el pequeño espaciado lateral. Véase chic.caltech.edu/Publications/fractal_caps.PDF
Como experimento, el año pasado intenté construir un condensador envolviendo hojas de papel de aluminio separadas por una hoja de papel alrededor de un rollo unas cuantas veces. Creo que sólo conseguí algo de unos 20 nF o así. Muy poco. Sería difícil conseguir algo cercano a eso en una pcb ya que estaba usando hojas relativamente enormes de Al.
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+1, una cuestión de interés para muchos experimentadores, estoy seguro.
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Algunos buenos ejemplos trabajados aquí. Pero es posible un valor mayor entre capas específicas en una pila multicapa. Consulte con el fabricante de PCB, pero una capa de 0,15 mm es realista para un orden de magnitud mayor de C.
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Para añadir al comentario de @BrianDrummond, incluso 0,1 mm está fácilmente disponible, lo que hace que entre 1 y 10 nF sean valores razonables para alcanzar en una placa multicapa, pero 1 uF está probablemente fuera de alcance.
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En 1947 se podían construir condensadores en placas de circuitos .
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Podría utilizar esta pregunta para mi pregunta: ¿qué capacitancia se podría obtener de una placa de circuito impreso de 2 caras sin grabar, de dimensiones 10x15cm? Estoy preguntando por números muy aproximados, como si estuviéramos hablando de pF o nF.