在电路设计中,如何选择去耦电容,旁路电容?

用户68576565


去偶和旁路的目的都是为了消除交流噪声干扰

旁路用于消除输入端的干扰,去偶用于消除输出端的干扰。有些地方其实旁路就是去偶很难区分清楚的。比如VCC接的电容,我们可以叫做旁路,也可以叫做去偶。

去偶和旁路的原理

电容器可以通交流隔直流,所以我们可以用电容进行去偶(旁路)以消除交流噪声的干扰。去耦(旁路)电容器用于将交流成分的噪声接地释放。直流信号需要经过负荷回流,而交流噪声信号直接通过去偶(旁路)电容释放到地消除了。

去偶(旁路)电容怎么选择

去偶和旁路电容的大小需要根据噪声频率而定,不同容值的电容可以消除不同频率的噪声。去偶(旁路)电容大小可以用公式C⊿U=I⊿t进行计算。因为不同的焊盘,不同的引脚,每个电容都存在等效串联电感(ESL),工作频率高于谐振频率时,电容呈感性,会失去去偶和旁路效果。所以,要提高串联谐振频率,就要尽可能降低电容的等效串联电感。
电容值越小,谐振频率越高,可以根据应用需求选择合适的去偶(旁路)电容。
去偶(旁路)尽量选择ESR(串联等效电阻)低的电容,ESR(串联等效电阻)越低,越容易把噪声释放到地消除。去偶和旁路电容尽量靠近芯片的引脚,电容的摆放和走线也直接影响到去偶(旁路)的效果。

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在使用去耦旁路电容时,需要考虑以下几点:  · 使电容的引线最短,线路电感最小。  · 选择适合的额定电压和介电常数的电容。  · 如果边沿速率的畸变容许3倍于C的大小,应使用大一级的电容标称值。  · 电容安装好后,必须检查是否工作正常。  · 太大的电容会导致信号的过大畸变。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5nH。0.1μF的去耦电容有5nH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,计算方法为ω=根号下(1/LC) 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。