Latauskapasitanssi

Latauskapasitanssi (load capacitance) on sähköpiirissä solmun tai laitteen tarjoama kokonaiskapasitanssi, jonka seuraava osa piiriä kohtaa jännitteensä muuttuessa. Se muodostuu sekä laitteen sisäisestä kapasitaatiosta että siirtojohtimien, liitinten sekä mahdollisten mittaus- tai testilaitteiden parasiittisista kapasitaanttisuuksista. Latauskapasitanssiksi merkitään usein C_load ja sen yksikkö on faradi (usein piko-, nano- tai femtofaradeina).

Merkittävä seikka on, että latauskapasitanssi määrittää piirin vaihtotilanteissa syntyvää aikavakua sekä signaalin nousu- ja laskunopeutta. Ytimekkäästi tau (aika, jonka kuluessa jännite muuttuu) on määritelty RC-ajan constant, jossa R on lähdön tai ajurin source impedance, ja C_load on latauskapasitanssi. Suurempi C_load hidastaa reunoja ja voi kaventaa kaistanleveyttä, mikä vaikuttaa sekä digitaalityöskentelyyn että analogisiin signaaleihin. Dynaaminen virrankulutus sekä kokonaiskustannukset voivat kasvaa, kun piiri joutuu jatkuvasti varastoimaan ja purkamaan varauksia jännitemuutosten vuoksi.

Mittaus ja arviointi tapahtuvat yleisimmin kahdella tavalla. LCR-mittari tai monimetri voi määrittää C_loadin suoraan. Vaihtoehtoisesti voidaan käyttää aikavaikutteista menetelmää: syötä nopea pulssi tunnetun lähdeimpedanssin kautta ja mittaa nousu-/laskuajan tau, jolloin C_load ≈ tr / (2.2 R_source). Lisäksi voidaan arvioida kytkentätehon, signaalin vääristymien sekä mittausvälineiden vaikutusten perusteella.

Esimerkkejä ovat digitaalisten piirien syöttö- ja oheispiirien liitäntöjen kapasiteetti, mittauskaluston ja prototyyppilaudan parasiittinen kapasiteetti sekä pitkien kaapelien ja kalvojen aiheuttama latauskapasitaanssi. Ymmärtäminen ja hallinta latauskapasitanssissa on olennaista sekä suunnittelussa että testi- ja mittausvaiheessa.