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去耦電容的作用和原理

來源: | 發(fā)布日期:2023-02-17
  去藕電容是為了滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免耦合干擾發(fā)揮電池的作用。
  電容退耦原理
  電容式退耦是解決電源噪聲問題的主要途徑。該方法可以提高瞬態(tài)電流的響應(yīng)速度,降低響應(yīng)速度 低功率分配系統(tǒng)的阻抗非常有效。

  很多數(shù)據(jù)都涉及到電容退耦,但闡述的角度不同。有些來自局部電荷存儲(chǔ)(即 從儲(chǔ)能的角度來看,有些是從電源分配系統(tǒng)阻抗的角度來解釋的,有些數(shù)據(jù)的解釋更多 為了混亂,很多人在閱讀信息時(shí)會(huì)感到困惑,比如儲(chǔ)能和阻抗。事實(shí)上,這兩種方法本質(zhì)上是相同的,但問題的視角是不同的。

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  去耦電容器在集成電路電源和地面之間有兩個(gè)功能:一方面是集成電路的蓄能電容器,另一方面是設(shè)備的高頻噪聲。典型的數(shù)字電路去耦電容值為0.1μF。該電容分布電感的典型值為5μH。0.1μF去耦電容為5μH其并行共振頻率約為7MHz也就是說,對(duì)于10,MHz以下噪聲具有良好的去耦效果,對(duì)40MHz上述噪聲幾乎無效。1μF、10μF并行共振頻率為20MHz以上,去除高頻噪聲的效果更好。每10片左右的集成電路應(yīng)增加一個(gè)充放電電容器或一個(gè)蓄能電容器,可選10個(gè)μF左右。最好不要使用電解電容器。電解電容器由兩層薄膜卷起。這種卷起結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。使用鉭電容器或聚碳酸酯電容器。去耦電容器的選擇不嚴(yán)格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
  退耦原理: (去耦即退耦)
  大師和前輩總是告訴我們這樣的經(jīng)驗(yàn)規(guī)則:在電路板的電源接入端放置1~10μF過濾低頻噪聲的電容器;在電路板上每個(gè)設(shè)備的電源和地線之間放置0.01~0.1μF過濾高頻噪聲的電容器。書店里能得到的大部分高速公路PCB在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)的經(jīng)典教程中,也不厭其煩地引用了地引用(俗稱外國(guó)人)Rule of Thumb)。
  負(fù)載的變化會(huì)在直流電源電路中引起電源噪聲。例如,在數(shù)字電路中,當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一個(gè)狀態(tài)時(shí),電源線上會(huì)產(chǎn)生大的尖峰電流,形成瞬態(tài)噪聲電壓。配置去耦電容可抑制負(fù)載變化引起的噪聲,是印刷電路板可靠性設(shè)計(jì)的常規(guī)做法。去耦電容主要是去除高頻,如RF通過電磁輻射進(jìn)入信號(hào)干擾。
  事實(shí)上,芯片附近的電容器也具有儲(chǔ)能功能,這是第二位的。您可以將總電源視為密云水庫(kù)。我們大樓里的每個(gè)家庭都需要供水。此時(shí),水不直接來自水庫(kù)。距離太遠(yuǎn)了。當(dāng)水來的時(shí)候,我們已經(jīng)渴了。
  實(shí)際水來自大樓頂部的水塔,水塔實(shí)際上是一個(gè)buffer的作用。從微觀上看,高頻設(shè)備的電流不連續(xù),頻率很高VCC總電源有一段距離,即使距離不長(zhǎng),阻抗頻率高Z=i*wL R,線路的電感也會(huì)產(chǎn)生很大的影響,導(dǎo)致設(shè)備在需要電流時(shí)無法及時(shí)供應(yīng)。而且去耦電容可以彌補(bǔ)這一不足。這就是為什么很多電路板都在高頻器件中VCC小電容放置在管腳處的原因之一(vcc引腳上通常并聯(lián)一個(gè)去藕電容,使交流重量從這個(gè)電容接地。)
  配置原則如下:
  跨接10~1000個(gè)電源輸入端uF如果印刷電路板的位置允許,使用100個(gè)電解電容器uF上述電解電容器具有良好的抗干擾效果。
  配置0個(gè)集成電路芯片.01uF陶瓷電容器。如果印刷電路板空間小,無法安裝,每4~10個(gè)芯片可配備1~10個(gè)芯片uF鉭電解電容器的高頻阻抗特別小,在500kHz~20MHz阻抗范圍小于1Ω,而且漏電流很小(0.5uA以下)。
  對(duì)于噪聲能力弱、關(guān)閉時(shí)電流變化大的設(shè)備和ROM、RAM存儲(chǔ)器件應(yīng)在芯片的電源線上(Vcc)和地線(GND)去耦電容到去耦電容器。
  去耦電容的引線不能太長(zhǎng),尤其是高頻旁路電容。

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