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浅谈PCB去耦电容

编辑:PCB    来源:未知    发布时间:2019-10-12 10:36    浏览量:
     有元器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。实际上,旁路电容和去耦电容都应该尽可能放在靠近电源输入处,以帮助滤除高频噪声。去耦电容的取值大约是旁路电容的1/100~1/1000。为了得到更好的EMC特性,去耦电容还应尽可能地靠近每个集成块(IC),因为布线阻抗将减小去耦电容的效力。陶瓷电容常被用来去耦,其值决定于最快信号的上升时间和下降时间。例如,对一个33MHz的时钟信号,可使用4.7~100nF的电容;对一个100MHz时钟信号,可使用10nF的电容。选择去耦电容时,除了考虑电容值外,ESR值也会影响去耦能力。为了去耦,应该选择ESR值低于1Ω的电容。 
     从电路来说,可以分为驱动的源信号和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要对电容充电、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取很大的电源电流,由于电路中的电感和电阻(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是一种噪声,会影响前级的正常工作,这就是耦合。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。将旁路电容和去藕电容结合起来将更容易理解。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供一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1μF、0.01μF等,而去耦合电容一般比较大,为10μF或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源。这是它们的本质区别。 
     去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一是作为集成电路的蓄能电容,二是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。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。 
     VCC网络只有一个点连到VCC平面,这样IC内外的噪声都必须通过这个过孔走到电源平面上,过孔的附加阻抗避免了噪声向系统其余部分扩散。


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