去耦电容的配置
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稳压去耦电容-概述说明以及解释1.引言1.1 概述稳压去耦电容是电子电路中常见的元件,其作用是为了在电路中稳定电压和提高信号的可靠性。
稳压电容用于稳定电源电压,防止电压波动对电路稳定性造成影响;去耦电容则用于降低电路信号传输过程中可能产生的噪声,并滤除电源中的高频干扰。
稳压去耦电容的选择和布局对电路的性能和稳定性起着至关重要的作用,因此对于电子设备的设计和工程实践具有重要意义。
在本文中,我们将探讨稳压去耦电容的作用、重要性以及应用建议,为读者提供相关的知识和指导。
1.2文章结构文章结构部分内容如下:1.2 文章结构本文主要分为引言、正文和结论三个部分。
在引言部分,将对稳压去耦电容进行概述,并介绍文章的结构和目的。
在正文部分,将详细讨论稳压电容和去耦电容的作用,以及稳压去耦电容的重要性。
最后,在结论部分将对全文进行总结,并提出应用建议和展望未来研究方向。
整篇文章将以逻辑清晰、结构合理的方式呈现出稳压去耦电容的重要性和作用。
1.3 目的:稳压去耦电容作为电路中必不可少的元器件,其主要目的是为了提高电路的稳定性和可靠性。
通过正确选择和布置稳压去耦电容,可以有效地降低电路中的噪声和干扰,保证信号的稳定传输和正常工作。
同时,稳压去耦电容还能有效地过滤电源中的电压波动和干扰,确保电路在任何工作条件下都能保持稳定的工作状态。
因此,了解稳压去耦电容的作用和重要性,对于电路设计和性能提升至关重要。
2.正文2.1 稳压电容的作用稳压电容是电子电路中常见的一种元件,它的主要作用是在电源电路中起到稳压的作用。
在电源电路中,由于电源的输出可能存在一定的波动,会导致电路中的电压不稳定,影响电路的正常工作。
为了稳定电路的电压,可以通过在电路中加入稳压电容来实现。
稳压电容具有较大的电容量和品质因数,能够在电路中吸收和释放电荷,从而平滑电源的输出,减小电路中的电压波动。
通过稳压电容的作用,可以有效地提高电路的稳定性和可靠性,确保电路正常工作。
这里再介绍一下电源去耦电路参数的选择:C1的选择: c1=K*I*tr/U,这里假设电源提供电流为I,tr为brust时间,即电压变化稳定前后的时间。
K通常取10,是经验比例。
参数含义见图11。
(粘不上)一般应用时取电容标称值在计算值附近就可以了。
C2的选择:C2为高频陶瓷电容,一般在0.1uF以下取值。
本文来自: 原文网址:/articlescn/basic/0075647.html电源的去耦模电书上讲的去耦大多是讲电源的去耦,就是一个电路的各个单元共用同一电源供电,为了防止各单元之间的耦合,需加去耦电路。
造成耦合的原因有:数字电路——在电平翻转时的瞬间会有较大的电流,且会在供电线路上产生自感电压。
功率放大电路——因电流较大,此电流流过电源的内阻和公共地和电源线路时产生电压,使得电源电压有波动。
高频电路——电路中有高频部分因辐射和耦合在电源上产生干扰。
这些干扰会对同一供电电路中的对电源电压较敏感或精度要求较高的部分,比如微弱小信号放大器、AD转换器等产生干扰,或者相互干扰,严重时使整个电路无法工作。
为了阻止这种干扰,可以加电源去耦电路来解决,一般常用的电源去耦电路有RC或LC电路,要求较高的另加用稳压电路。
你可能对RC或LC去偶的原理不太明白,这里我举个通俗的例子:(不是很确切)有一条流动的水沟,水沟的一端水波动得很厉害,波纹就会传到另一端,为了不让波纹传到另一端,可以在水沟的中间放点稻草,如果你觉得还不够,可以在稻草后面挖个水池,这样在沟的另一端水就会平静多了。
在这里,水的波动相当于电压的波动,稻草相当于电阻或电感(对交流电有阻碍),水池相当于电容(很多人不是把大电容叫做大水塘吗?)。
现在明白了吧?不相同,电源滤波使用的是大容量的电解电容,是用来去除直流电中工频波形(50Hz-100Hz)减小直流电的波动程度,即起平滑波形的作用;去耦电容的容量很小,通常为0.01-0.1uF,是用来滤除电路在工作时产生的高频谐波成分。
旁路电容和去耦电容一、引言旁路电容和去耦电容是电子电路中常见的两种电容器应用。
它们在不同的场景下起到了重要的作用。
本文将从定义、原理、应用以及选型等方面对旁路电容和去耦电容进行详细介绍。
二、旁路电容1. 定义旁路电容,又称旁路电容器,是指将电容器连接在电路中,以提供低阻抗路径来滤除高频噪声的装置。
其作用是将高频信号引到地,使其不进入到灵敏的电路中,从而保证电路的正常工作。
2. 原理旁路电容的原理是利用电容器的阻抗与频率成反比的特性。
在高频信号下,电容器的阻抗较小,相当于一个短路,因此高频信号会优先通过电容器,而不会进入到灵敏的电路中。
而在低频信号下,电容器的阻抗较大,相当于一个开路,所以低频信号可以绕过电容器,进入到灵敏的电路中。
3. 应用旁路电容广泛应用于各种电子设备中,特别是在功放电路、滤波电路和信号处理电路中。
它可以有效地滤除电源中的高频噪声,提高电路的抗干扰能力,保证信号的准确传输。
此外,旁路电容还可以用于电源线路的滤波,降低电源波动对设备的影响。
4. 选型旁路电容的选型需要考虑电容值、耐压、耐温度等因素。
一般来说,电容值越大,对高频信号的旁路作用越好;耐压越高,适用范围越广;耐温度越高,适应环境的能力越强。
因此,在选型时需要根据具体的应用场景来选择合适的旁路电容。
三、去耦电容1. 定义去耦电容,又称绕行电容,是指将电容器连接在电路中,以提供低阻抗路径来平衡电压的装置。
其作用是将电源中的纹波电压补偿掉,保证电路的稳定工作。
2. 原理去耦电容的原理是利用电容器的阻抗与频率成反比的特性。
在电源中存在纹波电压时,电容器的阻抗较小,相当于一个短路,因此纹波电压会优先通过电容器,而不会进入到电路中。
而在直流信号下,电容器的阻抗较大,相当于一个开路,所以直流信号可以绕过电容器,进入到电路中。
3. 应用去耦电容广泛应用于各种电子设备中,特别是在功放电路、放大器电路和稳压电路中。
它可以有效地补偿电源中的纹波电压,提高电路的稳定性,保证信号的可靠传输。
滤波电容、去耦电容、旁路电容作用(zhuan)############################################# #####什么是去耦电容?有什么用?一般般连接电源和地,而且是紧紧靠近电路的电源接入点,是用于滤除该部分电路因内部器件频繁开关对外部产生的传导干扰;特别数字电路,几乎所有的器件都处在高频的时序电平切换状态,于是对电源的产生频率很高的忽高忽低的电流需求,这样电流就形成了传导的脉冲干扰,对其他数字器件可能产生误动作,严重影响电路的正常工作,所以一般的数字IC,在电源的引脚旁,一般都有个0.1uF的去耦电容。
############################################# #####滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。
使输出的直流更平滑。
去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。
旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。
1.关于去耦电容蓄能作用的理解1)去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰,干扰的进入方式是通过电磁辐射。
而实际上,芯片附近的电容还有蓄能的作用,这是第二位的。
你可以把总电源看作密云水库,我们大楼内的家家户户都需要供水,这时候,水不是直接来自于水库,那样距离太远了,等水过来,我们已经渴的不行了。
实际水是来自于大楼顶上的水塔,水塔其实是一个buffer的作用。
如果微观来看,高频器件在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,而器件VCC到总电源有一段距离,即便距离不长,在频率很高的情况下,阻抗Z =i*wL+R,线路的电感影响也会非常大,会导致器件在需要电流的时候,不能被及时供给。
而去耦电容可以弥补此不足。
这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因之一(在vcc引脚上通常并联一个去藕电容,这样交流分量就从这个电容接地。
)。
2)有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。
电路板的抗干扰设计,这些办法让它简单易懂
抗干扰设计的基本任务是系统或装置既不因外界电磁干扰影响而误动作或丧失功能,也不向外界发送过大的噪声干扰,以免影响其他系统或装置正常工作。
因此提高系统的抗干扰能力也是该系统设计的一个重要环节。
电路抗干扰设计原则汇总:
1、电源线的设计
(1)选择合适的电源;
(2)尽量加宽电源线;
(3)保证电源线、底线走向和数据传输方向一致;
(4)使用抗干扰元器件;
(5)电源入口添加去耦电容(10~100uf)。
2、地线的设计
(1)模拟地和数字地分开;
(2)尽量采用单点接地;
(3)尽量加宽地线;
(4)将敏感电路连接到稳定的接地参考源;
(5)对pcb板进行分区设计,把高带宽的噪声电路与低频电路分开;
(6)尽量减少接地环路(所有器件接地后回电源地形成的通路叫“地线环路”)的面积。
3、元器件的配置
(1)不要有过长的平行信号线;
(2)保证pcb的时钟发生器、晶振和cpu的时钟输入端尽量靠近,同时远离其他低频器件;
(3)元器件应围绕核心器件进行配置,尽量减少引线长度;
(4)对pcb板进行分区布局;。
fpga去耦电容FPGA(现场可编程门阵列)是一种电子器件,可用于实现数字电路的功能。
在设计和实现电路时,去耦电容是一个非常重要的考虑因素。
本文将探讨在FPGA设计中去耦电容的作用以及如何合理使用它们。
去耦电容在FPGA设计中的作用不可忽视。
它们用于抑制电源噪声,以确保电路的稳定性和可靠性。
在FPGA芯片上,存在着许多逻辑门和开关,这些元件在切换时会产生电源噪声。
去耦电容可以吸收这些噪声,使电源电压保持平稳,从而提供可靠的电源供应。
在FPGA设计中,我们通常会使用两个去耦电容,一个连接到VCC (正电源),另一个连接到GND(地)。
这样的配置可以确保电源噪声在两个方向上都被有效抑制。
去耦电容的容值选择也是一个关键因素。
一般来说,较大的容值可以提供更好的噪声抑制效果,但也会增加电路的功耗和成本。
因此,在选择去耦电容时,需要根据具体应用场景进行权衡和优化。
除了去耦电容的数量和容值,其位置也是需要考虑的因素。
在FPGA 设计中,通常会将去耦电容放置在电源引脚附近,以便尽快地吸收电源噪声。
同时,去耦电容应尽可能地靠近FPGA芯片,以减小电源线路的电阻和电感,提供更好的电源供应。
总结一下,FPGA设计中的去耦电容对于保证电路的稳定性和可靠性起着至关重要的作用。
通过合理配置、选择和放置去耦电容,我们可以有效抑制电源噪声,提供稳定可靠的电源供应。
这对于FPGA 的正常工作和性能表现至关重要。
希望通过本文的介绍,读者们能够更好地理解FPGA设计中去耦电容的作用,并在实际应用中合理使用它们。
通过充分发挥去耦电容的优势,我们可以提高电路的可靠性和性能,为更好的数字电路设计做出贡献。
100nf 去耦电容100nf去耦电容是一种常见的电子元件,它在电路中起到去除噪音和稳定电压的作用。
在本文中,我们将详细介绍100nf去耦电容的原理和应用,并探讨其在电子设备中的重要性。
让我们来了解一下100nf去耦电容的基本概念和原理。
去耦电容是一种用于消除电路中噪音干扰的电容器。
噪音是由于电源的电压波动或其他电路元件的干扰引起的,它会对电子设备的正常工作产生负面影响。
而去耦电容的作用就是通过将噪音电流引导到地,从而使电路保持稳定,提供干净的电源给其他元件使用。
100nf去耦电容通常由陶瓷材料制成,这种材料具有较高的介电常数和稳定性,适用于高频噪音滤波。
它的容值为100纳法(nf),这个数值表示了电容器的存储电荷能力,即100nf去耦电容可以存储100纳库仑(nc)的电荷。
100nf去耦电容的应用非常广泛,特别是在集成电路(IC)和模拟电路中。
在IC中,100nf去耦电容常常被连接到芯片的电源引脚和地引脚之间,以提供稳定的电源。
它可以过滤掉电源线上的高频噪音,确保芯片正常工作。
在模拟电路中,100nf去耦电容通常与电源滤波电容器一起使用,共同提供稳定的电源和滤波效果。
除了在IC和模拟电路中的应用,100nf去耦电容还可以在各种电子设备中发挥重要作用。
例如,在音频放大器中,100nf去耦电容可以滤除电源线上的噪音,提供清晰的音频信号。
在通信设备中,它可以减少电源波动对信号传输的干扰。
在计算机主板中,100nf去耦电容可以保护微处理器和其他关键元件免受电源波动的影响。
100nf去耦电容是一种非常重要的电子元件,它在电路中起到去除噪音和稳定电压的作用。
通过将噪音电流引导到地,100nf去耦电容可以保证电子设备的正常工作。
它的应用范围广泛,包括集成电路、模拟电路、音频放大器、通信设备和计算机主板等。
在设计和制造电子设备时,我们应该充分认识到100nf去耦电容的重要性,并合理应用它来提高电路的稳定性和性能。
AllegroSigrityOptimizePITraining(三)去耦电容仿真设置本模块中,我们将会⽤OptimizePI分析不同的电容滤波⽅案对⼏个IC器件的电源阻抗的影响,从OptimizePI推荐的⽅案中选择合适的⽅案优化PDN设计。
15. 在Workflow中选择“Discretes(Optional)”,这⼀步⽤于检查和设置如电感、磁珠、电阻等其它器件的模型。
本案例中不需要设置16. 在Workflow中选择“Frequency/Time Range”。
设置仿真频率为100KHz-1GHz。
17. 在Workflow中选择“Analysis Type”。
选择Optimization->Device Optimization。
点击OK确认18. 在Workflow中选择“Device Optimization Parameters”。
在Device Optimization Parameters->Optimization Manager页⾯,设置优化⽬标为“Best Performance vs. Cost”,在优化PDN性能的同时尽可能降低电容成本。
Impedance Measure⽤于设置PDN阻抗的测量⽅式:“Average Impedance Ratio to Threshold-log” 是将仿真得到的每条阻抗曲线上每个频点的阻抗和Threshold曲线阻抗的差,取Log,再相加得到⼀个最终的PDN阻抗值;“Average Impedance Ratio to Threshold-linear”是将仿真得到的每条阻抗曲线上每个频点的阻抗和Threshold曲线阻抗的差,直接相加得到⼀个最终的PDN阻抗值;“Average Impedance Percentage Difference to Target”是将仿真得到的每条阻抗曲线上每个频点的阻抗和Target曲线阻抗的差的百分⽐相加得到⼀个最终的PDN阻抗值。
去耦电容的容值计算
去耦的初衷是:不论IC对电流波动的规定和要求如何都要使电压限值维持在规定的允许误差范围之内。
使用表达式:C⊿U=I⊿t
由此可计算出一个IC所要求的去耦电容的电容量C。
⊿U是实际电源总线电压所允许的降低,单位为V。
I是以A(安培)为单位的最大要求电流;
⊿t是这个要求所维持的时间。
去耦电容容值计算方法:推举使用远大于1/m乘以等效开路电容的电容值。
此处m是在IC的电源插针上所允许的电源总线电压变化的最大百分数,一般IC的数据手册都会给出详细的参数值。
等效开路电容定义为:C=P/(fU^2)
式中:
P——IC所耗散的总瓦数;
U——IC的最大DC供电电压;
f——IC的时钟频率。
一旦打算了等效开关电容,再用远大于1/m的值与它相乘来找出IC所要求的总去耦电容值。
然后还要把结果再与连接到相同电源总线电源插针的总数相除,最终求得安装在每个连接到电源总线的全部电源插针四周的电容值。
去耦电容选择不同容值组合的缘由:
在去耦电容的设计上,通常采纳几个不同容值(通常相差二到三个数量级,如0.1uF与10uF),基本的动身点是分散串联谐振以获得一个较宽频率范围内的较低阻抗。
去耦电容并联
去耦电容并联指的是将两个或多个去耦电容器连接在一起,使其同时并联于电路中。
这样做可以增加电容值,提高电路的去耦效果。
去耦电容器是一种用于滤除电源中的高频噪声的元件。
当电子设备工作时,会产生高频噪声,如开关电源的开关频率噪声等。
这些噪声会对电路的正常运行产生干扰,甚至导致信号失真。
而去耦电容器的作用就是通过连接在电源线附近,将高频噪声分流到地线上,从而保证电路的正常工作。
将两个或多个去耦电容器并联连接在一起,可以起到增加总电容值的效果。
这样做的好处是可以提高电路的去耦效果,进一步降低电源中的高频噪声。
对于一些对高频信号要求较高的电路,如射频前端电路、音频放大电路等,去耦电容并联是一种常见的优化方案。
去耦电容并联的操作很简单。
首先需要选择合适的去耦电容器,其额定电压和电容值要符合电路的需求。
然后,将这两个或多个去耦电容器的正极按极性连接在一起,负极也按极性连接在一起。
最后,将这两组并联的端子与电路中的正负电源线连接起来。
总之,去耦电容并联是一种增加电容值、提高电路去耦效果的常见方法,适用于需要滤除电源中高频噪声的电子电路。
详细解析电源完整性去耦电容原理及选型(电源)完整性在现今的(电子产品)中相当重要。
有几个有关电源完整性的层面:(芯片)层面、(芯片封装)层面、电路板层面及系统层面。
在电路板层面的电源完整性要达到以下三个需求:1、使芯片引脚的电压噪声+电压纹波比规格要求要小一些(例如芯片电源管脚的输入电压要求1V之间的误差小于+/-50 mV)2、控制接地反弹(地弹)(同步切换噪声SSN、同步切换输出SSO)3、降低电磁干扰(EMI)并且维持(电磁兼容)性((EMC)):电源分布(网络)(PDN)是电路板上最大型的导体,因此也是最容易发射及接收噪声的(天线)。
“地弹”,是指芯片内部“地”电平相对于电路板“地”电平的变化现象。
以电路板“地”为参考,就像是芯片内部的“地”电平不断的跳动,因此形象的称之为地弹(ground bounce)。
当器件输出端由一个状态跳变到另一个状态时,地弹现象会导致器件逻辑输入端产生毛刺。
对于任何形式封装的芯片,其引脚必会存在电感(电容)等寄生(参数),而地弹主要是由于GND引脚上的阻抗引起的。
(集成电路)的规模越来越大,开关速度不断提高,地弹噪声如果控制不好就会影响电路的功能,因此有必要深入理解地弹的概念并研究它的规律。
我们可以用下图来直观地解释一下。
图中开关Q的不同位置代表了输出的“0”“1”两种状态。
假定由于电路状态转换,开关Q接通RL 低电平,负载电容对地放电,随着负载电容电压下降,它积累的电荷流向地,在接地回路上形成一个大的(电流)浪涌。
随着放电电流建立然后衰减,这一电流变化作用于接地引脚的电感LG,这样在芯片外的电路板“地”与芯片内的地之间,会形成一定的电压差,如图中VG。
这种由于输出转换引起的芯片内部参考地电位漂移就是地弹。
芯片A的输出变化,产生地弹。
这对芯片A的输入逻辑是有影响的。
接收逻辑把输入电压和芯片内部的地电压差分比较确定输入,因此从接收逻辑来看就像输入(信号)本身叠加了一个与地弹噪声相同的噪声。
去耦电容的布局与布线作者 卢起斌日期2009-5-4 版本1.0去耦电容放置在负载器件的电源和地之间, 主要有两个作用:一方面是作为负载器件的蓄能电容,避免由于电流的突变而使电压下降,相当于滤除纹波;另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
在很多设计中,去耦电容 通常使用容量相差一个数量级以上的两个甚至更多的电容并联 ,为的是提高电源供应电路从高到低频的瞬态响应。
理论上电容越大, 低频的通过性越好, 滤波效果也越好, 但电容器的原理和结构也决定了大 容量电容的分布参数,如等效电感和等效电阻都明显高于小电容,同时 PCB1线也存在一定的分布参数。
只是这些分布参数的在低频时表现并不明显,所以 布局安排上可以将大容量电容放得远离有源器件一些。
随着工作频率升高,滤波器件的感抗和PC 战路感抗开始呈现,且频率越高感抗越大,对供电回路的纹波影响越明显, 因此需要选用感抗小的小容量电容提供良好的去耦。
同时还应缩短滤波电容两端到负载的电源与地的距离,尽可能将去耦电容和负载器件放置在同一层。
为降低EMI ,也应尽量减小电源线和地回路之间包围的面积。
以下图例都是说明如何设计良好的去耦电路拓扑结构和布线策略。
图1各种布线方式对去耦质量的影响a) VCC and GND lead to supply70.se not via □ &Cap, DeCap has not ehsctb) GND lead noise to systam GND noi$e CL.ir$nt flo-TS partly v a DeCap DeCap has hardly eTacie) '.'CC and G N D lead :i& supplyno se f&.n-s not DaCap. DeCap has not affect討 GNC is not shon competed rcDeCap GND and □«cap a loop cjr^snl 匚e 匚EQ has hardly effectM mmp cored connec:ed to yC and p&.-.er acpply.high speed current win “ supported from DeDvCdpCb GND lead no 辭 to S/stam GND noiae current flc -;s partl\ v a□ &Cap, DeCap has hardfy sffect■V 1 jz Hl lc J…J IC■ ■■■■■■■T'—L 1 kn2006-3-19不合il* iai果电流是滾动的.则会在电客前的写遑上玉成压降,这拝取的电區就是波动的‘电源a图2两种拓扑结构的对比喪片■gzVersion B : good图3多器件时两种去耦布线的对比loi ge orecLoyoul ol Wcc ond GNDS' nailer afea图4如何减小电源和地回路所包围的面积not good good best PADComp on ent grounding图5使用地平面时如何优化地线焊盘的引线和过孔思考一下:对于稳压器,其输入端、输出端的电容如何放置?以上图片均来自互联网,仅供研究、学习之用。
旁路电容定义可将混有高频电流和低频电流的交流信号中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”。
例如当混有高频和低频的信号经过放大器被放大时,要求通过某一级时只允许低频信号输入到下一级,而不需要高频信号进入,则在该级的输出端加一个适当大小的接地电容,使较高频率的信号很容易通过此电容被旁路掉(这是因为电容对高频阻抗小),而低频信号由于电容对它的阻抗较大而被输送到下一级放大旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除;去藕是为保正输出端的稳定输出(主要是针对器件的工作)而设的“小水塘”,在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作;补充一点就是所谓的藕合:是在前后级间传递信号而不互相影响各级静态工作点的元件对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling,也称退耦)电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。
去耦电容电路电源和地之间的有两个作用一方面是集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。
这个电容的分布电感的典型值是5μH。
0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。
1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。
每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。
最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。
要使用钽电容或聚碳酸酯电容。
去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。
去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
旁路电容实际也是去耦合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。
电源完整性设计_电容的摆放方法电容的安装方法电容的摆放对于电容的安装,首先要提到的就是安装距离。
容值最小的电容,有最高的谐振频率,去耦半径最小,因此放在最靠近芯片的位置。
容值稍大些的可以距离稍远,最外层放置容值最大的。
但是,所有对该芯片去耦的电容都尽量靠近芯片。
下面的图14就是一个摆放位置的例子。
本例中的电容等级大致遵循10倍等级关系。
图14 电容摆放位置示例还有一点要注意,在放置时,最好均匀分布在芯片的四周,对每一个容值等级都要这样。
通常芯片在设计的时候就考虑到了电源和地引脚的排列位置,一般都是均匀分布在芯片的四个边上的。
因此,电压扰动在芯片的四周都存在,去耦也必须对整个芯片所在区域均匀去耦。
如果把上图中的680pF电容都放在芯片的上部,由于存在去耦半径问题,那么就不能对芯片下部的电压扰动很好的去耦。
电容的安装在安装电容时,要从焊盘拉出一小段引出线,然后通过过孔和电源平面连接,接地端也是同样。
这样流经电容的电流回路为:电源平面->过孔->引出线->焊盘->电容->焊盘->引出线->过孔->地平面,图15直观的显示了电流的回流路径。
图15 流经电容的电流回路放置过孔的基本原则就是让这一环路面积最小,进而使总的寄生电感最小。
图16显示了几种过孔放置方法。
图16 高频电容过孔放置方法第一种方法从焊盘引出很长的引出线然后连接过孔,这会引入很大的寄生电感,一定要避免这样做,这时最糟糕的安装方式。
第二种方法在焊盘的两个端点紧邻焊盘打孔,比第一种方法路面积小得多,寄生电感也较小,可以接受。
第三种在焊盘侧面打孔,进一步减小了回路面积,寄生电感比第二种更小,是比较好的方法。
第四种在焊盘两侧都打孔,和第三种方法相比,相当于电容每一端都是通过过孔的并联接入电源平面和地平面,比第三种寄生电感更小,只要空间允许,尽量用这种方法。
最后一种方法在焊盘上直接打孔,寄生电感最小,但是焊接是可能会出现问题,是否使用要看加工能力和方式。
耦合与去耦 将两个或两个以上的电路连接起来并使之相互影响的方法,称为耦合。这种连接而成的网络称为耦合电路。常见的耦合方式有阻容耦合,变压器耦合,直流耦合和交流耦合。 去耦专指去除芯片电源管脚上的噪声,该噪声是芯片本省工作产生的。 在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法,配置原则如下: ●电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。 ●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。 ●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。 ●去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。 去耦,是指阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路 去耦 〖decoupling〗阻止从一电路交换或反馈能量到另一电路 防止发生不可预测的反馈,影响下一级放大器或其它电路正常工作。 例如: 使用一个共发射极接法三极管,由于Vcc有内阻,当基极输入交流信号,会在电源Vcc电流(基极集电极电流和)会产生交流电流,从而影响偏置端基极。导致输出端电压不稳定。通常的解决办法是使用电容对Vcc交流接地,取出此影响。这个解决办法叫做去耦。 相关条目
去耦电容的配置 去耦电容不是一般称的滤波电容,滤波电容指电源系统用的,去藕电容则是分布在器件附近或子电路处主要用于对付器件自身或外源性噪声的特殊滤波电容,故有特称——去耦电容,去耦指“去除(噪声)耦合”之意. 1、去耦电容的一般配置原则 ● 电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好. ● 为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器.如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下). ● 对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容. ● 去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线. ● 在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须RC 电路来吸收放电电流.一般 R 取 1 ~ 2K,C取2.2 ~ 47UF. ● CMOS的输入阻抗很高,且易受感应,因此在使用时对不用端要接地或接正电源. ● 设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容,中频与低频去耦电容可根据器件与PCB功耗决定,可分别选47-1000uF和470-3300uF;高频电容计算为: C="P/V"*V*F. ● 每个集成电路一个去耦电容.每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容. ● 用大容量的钽电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容.使用管状电时,外壳要接地.
由于大部分能量的交换也是主要集中于器件的电源和地引脚,而这些引脚又是独立的直接和地电平面相连接的.这样,电压的波动实际上主要是由于电流的不合理分布引起.但电流的分布不合理主要是由于大量的过孔和隔离带造成的.这种情况下的电压波动将主要传输和影响到器件的电源和地线引脚上. 为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲,应该为集成电路芯片添加去耦电容.这可以有效去除电源上的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射. 当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时,其平滑毛刺的效果最好.这就是为什么有一些器件插座上带有去耦电容,而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小. 2、配置电容的经验值 好的高频去耦电容可以去除高到1GHZ的高频成份.陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性较好.设计印刷线路板时,每个集成电路的电源,地之间都要加一个去耦电容. 去耦电容有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能;另一方面旁路掉该器件的高频噪声. 数字电路中典型的去耦电容为0.1uF的去耦电容有5nH分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说对于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用,对 40MHz以上的噪声几乎不起作用. 1uF,10uF电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频率噪声的效果要好一些.在电源进入印刷板的地方放一个1uF或10uF的去高频电容往往是有利的,即使是用电池供电的系统
Created with SmartPrinter trail versionwww.i-enet.com也需要这种电容. 每10片左右的集成电路要加一片充放电电容,或称为蓄放电容,电容大小可选10uF.最好不用电解电容,电解电容是两层溥膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感,最好使用胆电容或聚碳酸酝电容.去耦电容值的选取并不严格,可按C=1/f计算;即10MHz取0.1uF. 由于不论使用怎样的电源分配方案,整个系统会产生足够导致问题发生的噪声,额外的过滤措施是必需的.这一任务由旁路电容完成.一般来说,一个1uF-10uF的电容将被放在系统的电源接入端,板上每个设备的电源脚与地线脚之间应放置一个0.01uF-0.1uF的电容.旁路电容就是过滤器.放在电源接入端的大电容(约 10uF)用来过滤板子产生的低频(比如60Hz线路频率).板上工作中的设备产生的噪声会产生从100MHz到更高频率间的合共振(harmonics).每个芯片间都要放置旁路电容,这些电容比较小,大约0.1uF左右.
耦合电容如何布置?有什么原则?是不是每个电源引脚都要布置一个0.1uF电容,有时看到0.1uF和10uF并联使用,为什么? 所谓去耦,既防止前后电路网络电流大小变化时,在供电电路中所形成的电流冲动对网络的正常工作产生影响。换言之,去耦电路能够有效的消除电路网络之间的寄生耦合。 去耦滤波电容的取值通常为47~200μF,退耦压差越大时,电容的取值应越大。所谓去耦压差指前后电路网络工作电压之差。
如下图为典型的RC去耦电路,R起到降压作用:
Created with SmartPrinter trail versionwww.i-enet.com大家看到图中,在一个大容量的电解电容C1旁边又并联了一个容量很小的无极性电容C2 原因很简单,因为在高频情况下工作的电解电容与小容量电容相比,无论在介质损耗还是寄生电感等方面都有显著的差别(由于电解电容的接触电阻和等效电感的影响,当工作频高于谐振频率时,电解电容相当于一个电感线圈,不再起电容作用)。在不少典型电路,如电源去耦电路,自动增益控制电路及各种误差控制电路中,均采用了大容量电解电容旁边并联一只小电容的电路结构,这样大容量电解电容肩负着低频交变信号的去耦,滤波,平滑之作用;而小容量电容则以自身固有之优势,消除电路网络中的中,高频寄生耦合。在这些电路中的这一大一小的电容均称之为去耦电容。 在一个大的电容上还并联一个小电容的原因 大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,且通常使用多层卷绕的方式制作,这就导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称ESL)。
电感对高频信号的阻抗是很大的,所以,大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚相反,由于容量小,因此体积可以做得很小(缩短了引线,就减小了ESL,因为一段导线也可以看成是一个电感的),而且常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能,但由于容量小的缘故,对低频信号的阻抗大。
Created with SmartPrinter trail versionwww.i-enet.com所以,如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。
常使用的小电容为 0.1uF的瓷片电容,当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF,几百pF的。而在数字电路中,一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地(这个电容叫做去耦电容,当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好),因为在这些地方的信号主要是高频信号,使用较小的电容滤波就可以了。 在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用,电容所处的位置不同,称呼就不一样了。对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling)电容也称退耦电容,是把输出信号的干扰作为滤除对象。去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。从电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。
Created with SmartPrinter trail versionwww.i-enet.com 去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。 去耦和旁路都可以看作滤波。去耦电容相当于电池,避免由于电流的突变而使电压下降,相当于滤纹波。具体容值可以根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大,对更高频率的噪声,基本无效。旁路电容就是针对高频来的,也就是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都可以看成一个RLC串联模型。在某个频率,会发生谐振,此时电容的阻抗就等于其ESR。如果看电容的频率阻抗曲线图,就会发现一般都是一个V形的曲线。具体曲线与电容的介质有关,所以选择旁路电容还要考虑电容的介质,一个比较保险的方法就是多并几个电容。
去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电
Created with SmartPrinter trail versionwww.i-enet.com电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
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