Capacidad de la traza de la placa de circuito impreso

Question

Estoy diseñando un teclado táctil capacitivo utilizando la serie MBR de cypress. La guía de diseño tiene una hoja de cálculo Excel para ayudar con la longitud máxima de la traza y los requisitos de diámetro del botón. La idea es mantener la capacitancia del botón + la traza en un rango de trabajo. Para ello, han mencionado la capacitancia por pulgada de longitud de traza en pF como se muestra en la siguiente tabla:

En el documento no se menciona la anchura de la traza (64 mils parece ser el grosor de la placa porque equivale a 1,6 mm, uno de los grosores de placa estándar).

¿La capacitancia de la traza por unidad de longitud es independiente de la anchura de la traza?

¿Hay alguna anchura de traza recomendada que deba utilizar o puedo utilizar cualquier cosa según me convenga?

Answer 1

La capacitancia por unidad de longitud es proporcional a la anchura de la traza (sin tener en cuenta los efectos de los bordes).

La fórmula básica del condensador de placas paralelas es la siguiente

$$Capacitance = \epsilon * Area / DielectricThickness$$

El área de una traza de PCB es la anchura multiplicada por la longitud, por lo que

$$Capacitance = \epsilon * TraceWidth * Length / Thickness$$

Ahora divide la Capacitancia por la Longitud:

$$CapacitancePerUnitLength = \epsilon * TraceWidth / PCBThickness$$

Esto supone que la anchura de la traza es mucho mayor que el grosor de la placa de circuito impreso y que no se tienen en cuenta los efectos de los bordes ni el artefacto trapezoidal del grabado de la placa de circuito impreso. Es una buena aproximación de primer orden y, en general, suficiente para la mayoría de los trabajos habituales con PCB.

Si utilizas una relación de aspecto en la que la anchura de la traza es muy pequeña, y algo cercana al grosor de la capa dieléctrica de la PCB, entonces puede que tengas que volver a las leyes de Maxwell para la solución más complicada... pero el principio básico es el mismo.