[問題] 請問關於PCB板的parasitic capacitance

看板Electronics作者 (◎□■□■□■□)時間15年前 (2011/01/26 02:18), 編輯推噓11(11046)
留言57則, 7人參與, 最新討論串1/1
大家好 以下有問題想請教版上的先進們 小弟最近想要作一套sensing circuit 以用來感測microfluid channel上 液體通過時電容值的變化 我的想法很簡單 就是單純用capacitive feedback amplifier i.e. 將operational amplifier接成inverting架構  並把input以及feedback電阻 改成我的sensing以及reference capacitor (兩個capacitor都製作在microfluid channel上面) 其中OP的輸入端為sensing capacitor 回授端為reference capacitor 如此input/output之間voltage的關係應為 Vo/Vi=-C(sense)/C(ref) C(sense)=capacitance value of sensing capacitor (with fluid) C(ref)=capacitance value of reference capacitor (without fluid) 經由阻抗分析儀量測結果 C(ref)=450fF 而C(sense)在通過純水/油酸之後分別為840fF/910fF 同時我的operational amplifier為opa129 一開始我拿之前實驗室留下來的電路板 拔掉一些element後將上述的capacitor焊上去 (實驗室的電路板為塑膠材質 是之前學長用AutoCAD畫好連線 請廠商將電線蝕刻完後 再自己把opa以及電阻電容等element焊上去) 然而 在opa輸出得到的波型卻是saturated的waveform i.e. Vi=振幅為1V的square wave 但Vo卻衝到opa的supply voltage 與hspice模擬結果相差甚遠 (在hspice中我用verilog-a的behavior model模擬opa129) 我想原因不外乎是電路板上的parasitic capacitance 在此想請問各位先進 如果用Protel自行於Lab中蝕刻PCB 或是外包廠商代為製作 得到的PCB其parasitic capacitance大約為多少 有沒有可能壓到femto-farad左右? 同時能否請問各位先進 針對femto-farad等級的電容值量測有無類似經驗? (小弟我有問過CIC的工程師 他們的approach都是用IC完成感測電路 在IC上最小能感測到的電容值為31fF 而對於我欲使用PCB實現電路的想法 他們認為可行性很低 尤其是針對這麼小的電容 此外小弟的電路過於simple 應該也不可能透過CIC前瞻性晶片下線 教育性晶片應該也別想了 而且老闆想要的是能夠速成的solution 如果要透過IC的話應該會被老闆打槍) 敘述有點冗長 甚感抱歉 小弟之前是做cell-based IC design 對PCB的特性毫無概念 還懇請板上先進們不吝指教 再次謝謝大家 -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc) ◆ From: 111.251.171.97

01/26 15:59, , 1F
並聯個一百顆? 如果只是電容太小的話
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01/26 16:10, , 2F
PCB的寄生電容完全取決於你鋪銅的方式以及板厚。
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如果你期待PCB的雜散電容要小到fetmo級的話,也許可以
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嘗試加厚板子、加寬訊號線之間的距離。
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給jamtu大: 我的電容是微流道兩旁的平行板電容
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且每個流道都是分開的 如果真的要藉由並聯來加大電容
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那麼我就必須同時在數十個流道灌入液體
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但老闆要看的是single流道的液體感測
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給Maybetrue大: 請問在Protel中
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可否估算出 在給定距離與寬度下 訊號線之間的等效電容?
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01/26 17:17, , 11F
再次謝謝各位先進的回應 <(_ _)>
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01/26 17:24, , 12F
可以算也算不準。除非花大錢,不然PCB生產時不會控制此變因
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01/26 22:44, , 13F
可以算= =...但是更慘的是proach說的,一般PCB不會控制
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這個變因,所以你只能夠抓一個最安全的範圍去取距離。
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不然就做個震盪器看看 我不知道可行度如何
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震盪頻率的改變對應的是電容值的改變
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不過可能就需要一組reference來對照,以去掉寄生造成的影響
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給jamtu大: 謝謝您的意見 但我老闆最原始的想法
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就是將微分器中的電容用我們的微流道電容取代
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藉由輸入固定頻率的正弦波 由輸出振幅判斷電容變化
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只是針對fF等級的電容 要提高sensitivity
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就必須提高輸入freq 以加大Vo/Vi=-wCR的值
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但這個值受限於opa129的slew-rate: 2.5V/us
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同時我一樣把微分器&感測電容作在電路板上
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則電路被parasitic degrade的效應更明顯
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如果用oscillator或許也會有和微分器相同的問題...
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唉 今天才向老闆提出 能否加大微流道電容的dimension
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結果被老闆否決 老闆只允許我在電路上花心思
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如果堅持直接做可能只能從differential的角度來消寄生了
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超難想的,你加油@@
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01/27 10:52, , 31F
想辦法製造出一個 (Csense + Cpar) - (Cref + Cpar)
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我其實看不太懂你的方法 你掛電容又不是switched-cap
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這東西真的能用嗎? 那你common-mode怎麼定的
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而且op-amp是接成differential還single-ended??
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給Williamette大: http://tinyurl.com/4o52v3b
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上圖是我的電路架構 其中R1=0, R2=inf.
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C1與C2為我的微流道電容 C1=C(sense) C2=C(ref)
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如果V+接地 那麼V-為virtual-gnd
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小弟是覺得這個case應該沒有common-mode的biasing問題
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同時C1,C2與OPA129都是焊接在電路板上
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這幾天想到 如果用上圖的架構
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將opa與C(feedback)以SMD元件製作在電路板上
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怎麼會沒有biasing的問題 V-是floating啊!!
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然後將Cs與Cref以我的微流道電容取代
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一般用電容接inverting 都是接成switched cap
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再不然 至少V-要定期reset ideally這裡是virtual gnd
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但實際上這裡會有leakage 所以馬上就會漏光啦
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給Williamette大:所以說加入回受電阻R2是必要的?
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了解 我用的是behavior_model 難怪這個effect看不出來
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01/28 21:37, , 51F
再次謝謝您得提醒
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01/28 23:07, , 53F
只是上面的dummyswitch效果不怎麼樣..要用別招.
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01/28 23:18, , 54F
另外你要作的類似這個吧
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01/28 23:18, , 55F

08/13 19:08, , 56F
如果用oscillat https://muxiv.com
08/13 19:08, 56F

09/17 23:02, , 57F
且每個流道都是分開的 https://daxiv.com
09/17 23:02, 57F
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