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去耦电容的作用和原理

作者:薹戈电子点击:375 发布时间:2023-01-06

去藕电容是为了满足驱动电路电流的变化,避免耦合干扰发挥电池的作用。

电容退耦原理

电容式退耦是解决电源噪声问题的主要途径。该方法可以提高瞬态电流的响应速度,降低响应速度 低功率分配系统的阻抗非常有效。

很多数据都涉及到电容退耦,但阐述的角度不同。有些来自局部电荷存储(即 从储能的角度来看,有些是从电源分配系统阻抗的角度来解释的,有些数据的解释更多 为了混乱,很多人在阅读信息时会感到困惑,比如储能和阻抗。事实上,这两种方法本质上是相同的,但问题的视角是不同的。

去耦电容器在集成电路电源和地面之间有两个功能:一方面是集成电路的蓄能电容器,另一方面是设备的高频噪声。典型的数字电路去耦电容值为0.1μF。该电容分布电感的典型值为5μH。0.1μF去耦电容为5μH其并行共振频率约为7MHz也就是说,对于10,MHz以下噪声具有良好的去耦效果,对40MHz上述噪声几乎无效。1μF、10μF并行共振频率为20MHz以上,去除高频噪声的效果更好。每10片左右的集成电路应增加一个充放电电容器或一个蓄能电容器,可选10个μF左右。最好不要使用电解电容器。电解电容器由两层薄膜卷起。这种卷起结构在高频时表现为电感。使用钽电容器或聚碳酸酯电容器。去耦电容器的选择不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。

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退耦原理: (去耦即退耦)

大师和前辈总是告诉我们这样的经验规则:在电路板的电源接入端放置1~10μF过滤低频噪声的电容器;在电路板上每个设备的电源和地线之间放置0.01~0.1μF过滤高频噪声的电容器。书店里能得到的大部分高速公路PCB在高速数字电路设计的经典教程中,也不厌其烦地引用了地引用(俗称外国人)Rule of Thumb)。

负载的变化会在直流电源电路中引起电源噪声。例如,在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一个状态时,电源线上会产生大的尖峰电流,形成瞬态噪声电压。配置去耦电容可抑制负载变化引起的噪声,是印刷电路板可靠性设计的常规做法。去耦电容主要是去除高频,如RF通过电磁辐射进入信号干扰。

事实上,芯片附近的电容器也具有储能功能,这是第二位的。您可以将总电源视为密云水库。我们大楼里的每个家庭都需要供水。此时,水不直接来自水库。距离太远了。当水来的时候,我们已经渴了。

实际水来自大楼顶部的水塔,水塔实际上是一个buffer的作用。从微观上看,高频设备的电流不连续,频率很高VCC总电源有一段距离,即使距离不长,阻抗频率高Z=i*wL R,线路的电感也会产生很大的影响,导致设备在需要电流时无法及时供应。而且去耦电容可以弥补这一不足。这就是为什么很多电路板都在高频器件中VCC小电容放置在管脚处的原因之一(vcc引脚上通常并联一个去藕电容,使交流重量从这个电容接地。)

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配置原则如下:

跨接10~1000个电源输入端uF如果印刷电路板的位置允许,使用100个电解电容器uF上述电解电容器具有良好的抗干扰效果。

配置0个集成电路芯片.01uF陶瓷电容器。如果印刷电路板空间小,无法安装,每4~10个芯片可配备1~10个芯片uF钽电解电容器的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz阻抗范围小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。

对于噪声能力弱、关闭时电流变化大的设备和ROM、RAM存储器件应在芯片的电源线上(Vcc)和地线(GND)去耦电容到去耦电容器。

去耦电容的引线不能太长,尤其是高频旁路电容。

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