在電路設計中,如何選擇去耦電容,旁路電容?

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去偶和旁路的目的都是為了消除交流噪聲干擾

旁路用於消除輸入端的干擾,去偶用於消除輸出端的干擾。有些地方其實旁路就是去偶很難區分清楚的。比如VCC接的電容,我們可以叫做旁路,也可以叫做去偶。

去偶和旁路的原理

電容器可以通交流隔直流,所以我們可以用電容進行去偶(旁路)以消除交流噪聲的干擾。去耦(旁路)電容器用於將交流成分的噪聲接地釋放。直流信號需要經過負荷迴流,而交流噪聲信號直接通過去偶(旁路)電容釋放到地消除了。

去偶(旁路)電容怎麼選擇

  • 去偶和旁路電容的大小需要根據噪聲頻率而定,不同容值的電容可以消除不同頻率的噪聲。
  • 去偶(旁路)電容大小可以用公式C⊿U=I⊿t進行計算。
  • 因為不同的焊盤,不同的引腳,每個電容都存在等效串聯電感(ESL),工作頻率高於諧振頻率時,電容呈感性,會失去去偶和旁路效果。所以,要提高串聯諧振頻率,就要儘可能降低電容的等效串聯電感。
  • 電容值越小,諧振頻率越高,可以根據應用需求選擇合適的去偶(旁路)電容。
  • 去偶(旁路)儘量選擇ESR(串聯等效電阻)低的電容,ESR(串聯等效電阻)越低,越容易把噪聲釋放到地消除。
  • 去偶和旁路電容儘量靠近芯片的引腳,電容的擺放和走線也直接影響到去偶(旁路)的效果。

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在使用去耦旁路電容時,需要考慮以下幾點:  · 使電容的引線最短,線路電感最小。  · 選擇適合的額定電壓和介電常數的電容。  · 如果邊沿速率的畸變容許3倍於C的大小,應使用大一級的電容標稱值。  · 電容安裝好後,必須檢查是否工作正常。  · 太大的電容會導致信號的過大畸變。去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用:一方面是本集成電路的蓄能電容,另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分佈電感的典型值是5nH。0.1μF的去耦電容有5nH的分佈電感,它的並行共振頻率大約在7MHz左右,計算方法為ω=根號下(1/LC) 也就是說,對於10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,並行共振頻率在20MHz以上,去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要加一片充放電電容,或1個蓄能電容,可選10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜捲起來的,這種捲起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用並不嚴格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。


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