电容的模型、选型、容值计算与PCB布局布线
PCB设计之电容篇

PCB 设计之电容篇1.电容的结构和特性给导体加电位,导体就带上电荷。
但对于相同的电位,导体容纳电荷的数量却因它本身结构的不同而不同。
导体能够容纳电荷的能力称为电容。
通常,某导体容纳的电荷Q(库仑)与它的电位V(伏特,相对于大地)成正比,即有,所以,C 就是该导体的电容量。
电容的单位是法拉(F),。
图1 电容器的结构和符号如图1(a)所示,在两块平行的金属板之间插入绝缘介质,且引出电极就成为了电容器。
它的电路符号见图1(b)所示,分别为有极性电容和无极性电容。
若给电容器充电,电容器的两极板上就会积累电荷。
如图2(a)所示为给电容量为C 的电容器以恒定电流强度I 充电示意图。
假设电容器初始不带电荷,即它两端的初始电压等于零。
我们回忆电流的定义:电荷在导体内流动形成了电流,单位时间内流过导体横截面的电荷量称为电流强度,即有,则,又因在电容器中有,故,所以。
即电容量为C 的电容器在恒定电流强度I 的作用下,两端电压V 随时间t线性上升,上升曲线如图2(b)所示。
图2 给电容器恒流充电电容器两端的电压越高则所容纳的电荷就越多,即储能就越大。
但电容器两极板间绝缘介质的耐电强度是有限的,若两极板间的电场强度太高,就可能将绝缘介质击穿,从而使电容器短路。
因此在应用中要兼顾电容器的耐压。
结论:电容器在电路中有容纳电荷的作用,也即存储能量的作用。
电容器存储能量是需要时间的,因此电容器两端电压不能突变。
且电容量越大,可存储的能量就越多。
电容器最重的两个参数是它的电容量和耐压。
2.RC 充放电回路图3(a)所示电路是以一个RC 充放电回路示意图。
假设电容器两端的初始电压为零,开关K 与1 端接通的瞬间,电源通过电阻R 对电容器充电,此时电容器的充电电流为最大E/R,若持续以这个电流充电,则VC 的上升曲线是一条线性的直线,如图3(b)中的虚线所示。
图3 RC 充放电回路但是因在整个充电过程中充电电流为,故随着VC 的上升,充电电流强度IC 逐渐减小,则VC 上升的幅度也逐渐变小,直到上升至电源电压E,同时充电电流为0。
旁路电容的PCB布局布线透彻详解(4)

旁路电容的PCB布局布线透彻详解(4)前⾯使⽤了较多的篇幅介绍旁路电容的⼯作原理及其选择依据,我们已经能够为电路系统中相应的数字集成芯⽚选择合适的旁路电容,在实际应⽤过程中,旁路电容的PCB布局布线也会影响到⾼频噪声旁路功能的充分发挥,下⾯我们介绍旁路电容在PCB布局布线过程中应该注意的⼀些事项。
我们已经对旁路电容在⾼频⼯作下的等效电路及其原理作了⼀番介绍,其等效电路如下图所⽰:其中,C1就是为芯⽚配备的旁路电容,L1、L2、L3、L4就是线路(包括过孔、引脚、⾛线等)在⾼频下的等效分布电感,这些分布电感对于⾼频信号相当于是⾼阻抗,这对于前级过来的⾼频⼲扰的抑制是有好处的,但同时对芯⽚内部(后级)开关切换带来的⼲扰也是有抑制作⽤的,这种抑制作⽤在旁路电容(或更远的直流电源V)与芯⽚之间形成了阻碍,使得VDD供电端⼦⽆法在及时获取到⾜够电荷继⽽导致VDD瞬间下降(即变差)。
为了使旁路电容能够最⼤限度地发挥⾼频噪声旁路的作⽤,我们在进⾏PCB布局布线时应遵循⼀个基本原则:使旁路电容与芯⽚之间的分布电感(L1、L2)尽可能减⼩。
PCB⾛线电感的计算公式如下:其中,L表⽰⾛线长度,W为⾛线宽度,⾛线宽度W越宽,长度L越⼩,则PCB⾛线分布电感越⼩,从公式中可以看出,PCB⾛线分布电感随⾛线长度⼏乎同⽐例变化(PCB⾛线长度减少50%,相应的电感也将减少50%),但⾛线宽度必须增加10倍才能减少50%的电感。
因此,减⼩⾛线分布电感最直观最有效的布线措施之⼀就是:尽量缩短旁路电容与芯⽚之间的⾛线长度,这也是为什么我们通常都要求将旁路电容与芯⽚尽可能靠近的道理,如下图所⽰:将旁路电容尽量靠近芯⽚获得的另⼀个附加好处是:可以使⾼频噪声的回流路径最⼩化,换⾔之,可以限制芯⽚(噪声)电流流过的范围(不⾄于⼲扰电路系统的其它部分),如下图所⽰:很多场合下,芯⽚产⽣出来的⾼频噪声频率范围⽐较宽,仅仅使⽤⼀种容量的旁路电容将⽆法有效削弱多种频率的叠加强噪声,这时我们可以使⽤多个不同容量的旁路电容并联在⼀起,以获取较宽频率范围内的低阻抗,这样得到的阻抗曲线如下图所⽰:由于不同容量的旁路电容有不同的⾃谐振频率(在同等条件下,容量越⼩,则⾃谐振频率越⾼,前⾯已经讲解过,此处不再赘述),多个不同容量的旁路电容并联时,可以在更宽的频率范围内表现出对⾼频噪声的低阻抗。
PCB布局布线28页word文档

PCB布局、布线基本原则一、元件布局基本规则1. 按电路模块进行布局,实现同一功能的相关电路称为一个模块,电路模块中的元件应采用就近集中原则,同时数字电路和模拟电路分开;2.定位孔、标准孔等非安装孔周围1.27mm 内不得贴装元、器件,螺钉等安装孔周围3.5mm(对于M2.5)、4mm(对于M3)内不得贴装元器件;3. 卧装电阻、电感(插件)、电解电容等元件的下方避免布过孔,以免波峰焊后过孔与元件壳体短路;4. 元器件的外侧距板边的距离为5mm;5. 贴装元件焊盘的外侧与相邻插装元件的外侧距离大于2mm;6. 金属壳体元器件和金属件(屏蔽盒等)不能与其它元器件相碰,不能紧贴印制线、焊盘,其间距应大于2mm。
定位孔、紧固件安装孔、椭圆孔及板中其它方孔外侧距板边的尺寸大于3mm;7. 发热元件不能紧邻导线和热敏元件;高热器件要均衡分布;8. 电源插座要尽量布置在印制板的四周,电源插座与其相连的汇流条接线端应布置在同侧。
特别应注意不要把电源插座及其它焊接连接器布置在连接器之间,以利于这些插座、连接器的焊接及电源线缆设计和扎线。
电源插座及焊接连接器的布置间距应考虑方便电源插头的插拔;9. 其它元器件的布置:所有IC元件单边对齐,有极性元件极性标示明确,同一印制板上极性标示不得多于两个方向,出现两个方向时,两个方向互相垂直;10、板面布线应疏密得当,当疏密差别太大时应以网状铜箔填充,网格大于8mil(或0.2mm);11、贴片焊盘上不能有通孔,以免焊膏流失造成元件虚焊。
重要信号线不准从插座脚间穿过;12、贴片单边对齐,字符方向一致,封装方向一致;13、有极性的器件在以同一板上的极性标示方向尽量保持一致。
二、元件布线规则1、画定布线区域距PCB板边≤1mm的区域内,以及安装孔周围1mm内,禁止布线;2、电源线尽可能的宽,不应低于18mil;信号线宽不应低于12mil;cpu 入出线不应低于10mil(或8mil);线间距不低于10mil;3、正常过孔不低于30mil;4、双列直插:焊盘60mil,孔径40mil;1/4W电阻: 51*55mil(0805表贴);直插时焊盘62mil,孔径42mil;无极电容: 51*55mil(0805表贴);直插时焊盘50mil,孔径28mil;5、注意电源线与地线应尽可能呈放射状,以及信号线不能出现回环走线。
PCB制版中电容的选择技巧

PCB制版中电容的选择技巧印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用RC吸收电路来吸收放电电流。
一般R取1~2kΩ,C取2.2~4.7μF,一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰,还可以起到稳压的作用。
滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波频率,可以查一下相关厂商的电容资料或者参考厂商提供的资料库软件,根据具体的需要选择。
至于个数就不一定了,看你的具体需要了,多加一两个也挺好的,暂时没用的可以先不贴,根据实际的调试情况再选择容值。
如果你PCB上主要工作频率比较低的话,加两个电容就可以了,一个虑除纹波,一个虑除高频信号。
如果会出现比较大的瞬时电流,建议再加一个比较大的钽电容。
其实滤波应该也包含两个方面,也就是各位所说的大容值和小容值的,就是去耦和旁路。
原理我就不说了,实用点的,一般数字电路去耦0.1uF即可,用于10M 以下;20M以上用1到10个uF,去除高频噪声好些,大概按C=1/f。
旁路一般就比较的小了,一般根据谐振频率一般为0.1或0.01uF。
说到电容,各种各样的叫法就会让人头晕目眩,旁路电容,去耦电容,滤波电容等等,其实无论如何称呼,它的原理都是一样的,即利用对交流信号呈现低阻抗的特性,这一点可以通过电容的等效阻抗公式看出来:Xcap=1/2лfC,工作频率越高,电容值越大则电容的阻抗越小.。
在电路中,如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路,就称为旁路电容;如果主要是为了增加电源和地的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,就可以称为去耦电容;如果用于滤波电路中,那么又可以称为滤波电容;除此以外,对于直流电压,电容器还可作为电路储能,利用冲放电起到电池的作用。
而实际情况中,往往电容的作用是多方面的,我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。
本文里,我们统一把这些应用于高速PCB设计中的电容都称为旁路电容.电容的本质是通交流,隔直流,理论上说电源滤波用电容越大越好。
如何在PCB板上合理选择与安放电容

如何在PCB板上合理选择与安放电容研究院:宋晓燕2010.10.11目录如何在PCB板上合理选择与安放电容 (1)目录 (2)➢电源噪声的起因及危害 (3)➢实际电容的特性 (3)➢电容的去耦半径 (4)➢电源噪声的余量分析 (6)➢电源阻抗设计 (7)➢如何使目标阻抗达到要求 (8)➢电容的摆放 (10)➢电容的安装 (10)➢并联去耦电容的布局问题 (12)附录A (14)附录B (15)➢电源噪声的起因及危害造成电源不稳定的根源在于两个方面:一是器件高速开关状态下,瞬态的交变电流过大;二是电流回路上存在的电感。
从表现形式上来看又可以分为三类:①同步开关噪声(SSN),地弹现象(参考附录A)也可归于此类;②谐振及边缘效应;③非理想电源阻抗影响。
本文重点分析第三点非理想电源阻抗造成的影响。
我们先了解一下电容的一些特性再继续非理想电源阻抗的分析。
➢实际电容的特性实际的电容器总会存在一些寄生参数,这些寄生参数在低频时表现不明显,但是高频情况下,其重要性可能会超过容值本身。
图1是实际电容器的SPICE 模型,图中,ESR代表等效串联电阻,ESL代表等效串联电感或寄生电感,C 为理想电容。
(图1)等效串联电感(寄生电感)无法消除,只要存在引线,就会有寄生电感。
这从磁场能量变化的角度可以很容易理解,电流发生变化时,磁场能量发生变化,但是不可能发生能量跃变,表现出电感特性。
寄生电感会延缓电容电流的变化,电感越大,电容充放电阻抗就越大,反应时间就越长。
等效串联电阻也不可消除的,很简单,因为制作电容的材料不是超导体。
对于图1的电容模型,其复阻抗为:Z=ESR+j2πfESL+1/(j2πfC)当频率很低时,2πf ESL远小于1/2πfC,整个电容器表现为电容性,当频率很高时,2πfESL大于1/2πfC,电容器此时表现为电感性,因此“高频时电容不再是电容”,而呈现为电感。
当f0=1/[2π(ESL*C)½]时,2πfESL=1/2πfC。
电子设计中的电容选择与电路匹配

电子设计中的电容选择与电路匹配电容是一种常见的电子元件,在电路设计中起着重要作用。
正确选择适合电路的电容并进行匹配,能够提高电路性能和稳定性。
本文将详细介绍电容的选择原则和与电路的匹配步骤。
一、电容的选择原则在进行电容选择时,需要考虑以下几个方面:1. 电容的类型:电容有不同的类型,如固定电容、可变电容、电解电容等。
根据电路要求选择合适的类型。
2. 电容的容值:容值是电容最基本的参数,表示电容器可以存储的电荷量。
根据电路的需求和设计要求选择合适的容值。
3. 电容的精度:电容的精度取决于制造工艺和质量控制,通常以百分比表示。
在一些需要较高精度的电路中,选择精度较高的电容。
4. 电容的工作电压:电容要能够承受电路所需的工作电压。
选择电容时,要确保其额定电压不低于电路工作电压。
5. 电容的频率特性:电容的频率响应特性对于一些高频电路非常重要。
根据电路的频率要求选择适用的电容。
二、电容的选择步骤与注意事项选择适合电路的电容并进行匹配的步骤如下:1. 确定电路的工作条件,包括工作电压、频率等。
根据这些条件确定电容的技术参数。
2. 通过查找电容参数手册或电子元器件网站,找到满足需求的电容型号。
注意确保所选型号的容值、精度、工作电压和频率特性符合要求。
3. 根据电容的尺寸和安装方式,确定合适的外形尺寸和安装方式。
考虑电容的大小、引脚间距和外壳类型等因素。
4. 根据电容的质量和价格等因素,确定合适的品牌和供应商。
5. 同时考虑供应链的稳定性和可靠性,确保所选电容的生产和供货能够满足电路的长期需求。
6. 在电路设计和布局中,注意合理安排电容的位置和引脚布线,以减小电容与其他元件之间的干扰。
7. 在完成电路布局后,进行原理图和电路仿真,验证所选电容在电路中的性能和稳定性。
8. 进行实验验证,使用合适的测试仪器对电路进行测试和调试,以确保电容的选择和匹配是正确的。
9. 如有必要,根据测试结果调整电容的选择和其他元件的参数,进行优化设计。
电容与PCB布线

电容与PCB布线
1、对于超高频电路,每个电源引脚配接一个1000pf的滤波电容。
对电源引脚冗余量较大的电路也可按输出引脚的个数计算配接电容
的个数,每5个输出配接一个1000pf的滤波电容。
2、高频电容应尽可能靠近IC电路的电源引脚处。
3、每5只高频滤波电容至少配接一只一个0.1uf滤波电容。
4、每5只10uf至少配接两只47uf低频的滤波电容。
5、每100cm2范围内,至少配接1只220uf或470uf低频滤波电容。
6、每个模块电源出口周围应至少配置2只220uf或470uf电容,如
空间允许,应适当增加电容的配置量。
7、脉冲与变压器隔离准则:脉冲网络和变压器须隔离,变压器只能
与去耦脉冲网络连接,且连接线最短。
8、在开关和闭合器的开闭过程中,为防止电弧干扰,可以接入简单
的RC网络、电感性网络,并在这些电路中加入一高阻、整流器或负
载电阻之类,如果还不行,就将输入和载出引线进行屏蔽。
此外,
还可以在这些电路中接入穿心电容。
9、退耦、滤波电容须按照高频等效电路图来分析其作用。
10、各功能单板电源引进处要采用合适的滤波电路,尽可能同时滤
除差模噪声和共模噪声,噪声泄放地与工作地特别是信号地要分开,可考虑使用保护地;集成电路的电源输入端要布置去耦电容,以提
高抗干扰能力。
49_EMI相关PCB布局布线规则

C=0.4159nF
PCB板层结构——层电容
PCB的介电系数影响
电源/地层间距的影响
电源/地层相邻
➢ 整板EMC较大,SI性能较好 ➢ 层间串扰小 ➢ 环流环路小
电源和地层在两个表层
➢ 整板EMC较小,SI性能较差 ➢ 交互电容增大,层间串扰增大 ➢ 最大的环流 ➢ 阻抗失控
地层/信号层间距的影响
PCB布线 地屏蔽
对噪声敏感的电路考虑用地屏蔽,在信号层的四 周布宽度大于50mail地线,地孔间距小于300mail。
PCB布线 地屏蔽
电源线不要走表层,利用表层作地屏蔽。 PG728D01B VPack+走在表层,1.57542GHz附近噪声很大, 导致GPS信号很差
PCB布线 地屏蔽
信号线不要走表层,利用表层作地屏蔽。无法避免 时尽量放置屏蔽壳内malata 画的74306LCD的排线,在滤波 之前就出现在表层,导致辐射超标
PCB布线 串扰
减少串扰措施 避开噪声源
电感、晶体肚子邻近表层严禁走线打过孔。CPU肚子邻近表层不要穿线。
PCB布线 环流
信号线和信号回流构成电流环路,布线要遵循 环流最小原则
PCB布线 过孔
高速信号线换层时附近要有地孔提供回流环路 整板要有地孔阵列保证整板阻抗小,回环小。
PCB布线 过孔
高速信号线换层时附近要有地孔提供回流环路
如果高速器件离RF模块和天线较近(200mils以内),请将 信号的过孔(尤其是SDRAM的时钟SDCLK)远离RF模块和天线, 远离1/2芯片长度,如果无法避免,在背面露铜用于贴屏蔽贴.
高速器件布局
低频的最小电阻路径和高频的最小电感路径
高速器件布局
左边的是电容在芯片Pin与Via之间,环路较小,右边 的是Via在power Pin与电容之间,增大了环路大小, 去藕效果较差,应避免
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
1电容结构及模型1.1模型电容的基本公式是:式(1)显示,减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
1.2寄生参数与阻抗的频率特性电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。
图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
1.2.1降低去耦电容ESL的方法去耦电容的ESL是由于内部流动的电流引起的,使用多个去耦电容并联的方式可以降低电容的ESL影响,而且将两个去耦电容以相反走向放置在一起,从而使它们的内部电流引起的磁通量相互抵消,能进一步降低ESL。
(此方法适用于任何数目的去耦电容,注意不要侵犯DELL公司的专利)1.3不同电容的参数特性电解电容器一般都有很大的电容量和很大的等效串联电感。
由于它的谐振频率很低,对低频信号通过较好,而对高频信号,表现出较强的电感性,阻抗较大,所以只能使用在低频滤波上。
同时,大电容还可以起到局部电荷池的作用,可以减少局部干扰通过电源耦合出去。
钽电容器一般都有较大电容量和较小等效串联电感,因而它的谐振频率会高于电解电容器,并能使用在中高频滤波上。
瓷片电容器电容量和等效串联电感一般都很小,因而它的谐振频率远高于电解电容器和钽电容器,所以能使用在高频滤波和旁路电路上。
由于小电容量瓷片电容器的谐振频率会比大电容量瓷片电容器的谐振频率要高,因此,在选择旁路电容时不能光选用电容值过高的瓷片电容器。
1.4电容并联改善特性为了改善电容的高频特性,多个不同特性的电容器可以并联起来使用。
图 3 是多个不同特性的电容器并联后阻抗改善的效果。
1.4.1电容并联时注意封装在为每个电容选择封装类型时必须谨慎。
通常BOM表中会规定所有的无源元器件都要选用相同的尺寸,如都用0805电容。
图10为三只电容并联后的阻抗与频率关系。
由于每只电容采用相同的封装,故它们的高频响应相同。
实际上,这就抵消了更小电容的采用!相反,封装尺寸应该随同电容值一起微缩,见图11。
2电容器的并联和反谐振2.1反谐振当电容器的电容不足,或者目标阻抗以及插入损耗由于高 ESL 和 ESR 难以实现时,可能需要并联多个电容器,如图 10 所示。
在这种情况下,必须注意出现在这些电容器中的并联谐振(称为反谐振),如图 11 所示,可以看到从电源端的阻抗由于反谐振会趋向于变大。
反谐振是发生在两个电容器间的自谐振频率不同时的一种现象。
如图 12 所示,并联谐振发生在其中一个电容器的电感区以及另一个电容器的电容区的频率范围内。
并联谐振造成该频率范围的总阻抗增加。
因此,在出现反谐振的频率范围,插入损耗会变小。
图10 电容并联可能出现反谐振的情况图11 电容器的并联谐振图12 并联谐振频率范围2.2反谐振的抑制如图 13 (a)所示,在电容器间嵌入谐振抑制元件例如铁氧体磁珠。
如图13(b)所示,匹配电容器的电容以调整自谐振频率。
如图 13(c )所示,缩小电容器之间的间距和使用不同电容的电容器相结合,电容值的差值低于 10:1 。
图 13(a)所示方法对改善插入损耗相当有效。
然而,降低电源阻抗的效果就变小。
采用图13(b)和图 10(c)的方法,可以减弱反谐振,但要完全抑制反谐振是很难的。
如图 13(d)所示,可以采用低 ESL和 ESR 的高性能电容器来消除反谐振问题。
3滤波电容、去耦电容和旁路电容3.1三个概念➢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。
➢去耦电容的主要功能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,加入去耦电容后电压的纹波干扰会明显减小。
➢旁路电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路。
用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。
3.2滤波电容3.2.1滤波电容的作用电路的电源线与回流线(地线)之间总要连接很多的电容器通常称为滤波电容。
一般情况下,滤波电容(多为电解电容)的作用是过滤掉电流中的低频信号,但即使是低频信号,其频率也分为了好几个数量级。
因此为了适合在不同频率下使用,电解电容也分为高频电容和低频电容(这里的高频是相对而言)。
n-35g的主滤波电容低频滤波电容主要用于市电滤波或变压器整流后的滤波,其工作频率与市电一致为50Hz;而高频滤波电容主要工作在开关电源整流后的滤波,其工作频率为几千Hz到几万Hz。
当我们将低频滤波电容用于高频电路时,由于低频滤波电容高频特性不好,它在高频充放电时内阻较大,等效电感较高。
因此在使用中会因电解液的频繁极化而产生较大的热量。
而较高的温度将使电容内部的电解液气化,电容内压力升高,最终导致电容的鼓包和爆裂。
3.2.2电源滤波电容3.2.3滤波电容的选择滤波电容在开关电源中起著非常重要的作用,如何正确选择滤波电容,尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员十分关心的问题。
50赫兹工频电路中使用的普通电解电容器,其脉动电压频率仅为100赫兹,充放电时间是毫秒数量级。
为获得更小的脉动系数,所需的电容量高达数十万微法,因此普通低频铝电解电容器的目标是以提高电容量为主,电容器的电容量、损耗角正切值以及漏电流是鉴别其优劣的主要参数。
而开关电源中的输出滤波电解电容器,其锯齿波电压频率高达数万赫兹,甚至是数十兆赫兹。
这时电容量并不是其主要指标,衡量高频铝电解电容优劣的标准是“阻抗- 频率”特性。
要求在开关电源的工作频率内要有较低的等效阻抗,同时对于半导体器件工作时产生的高频尖峰信号具有良好的滤波作用。
普通的低频电解电容器在万赫兹左右便开始呈现感性,无法满足开关电源的使用要求。
而开关电源专用的高频铝电解电容器有四个端子,正极铝片的两端分别引出作为电容器的正极,负极铝片的两端也分别引出作为负极。
电流从四端电容的一个正端流入,经过电容内部,再从另一个正端流向负载;从负载返回的电流也从电容的一个负端流入,再从另一个负端流向电源负端。
当然,这只是一般的选用原则,在实际的应用中,如条件(空间和成本)允许,都选取C≥5/fR。
由于四端电容具有良好的高频特性,为减小电压的脉动分量以及抑制开关尖峰噪声提供了极为有利的手段。
高频铝电解电容器还有多芯的形式,即将铝箔分成较短的若干段,用多引出片并联连接以减小容抗中的阻抗成份。
并且采用低电阻率的材料作为引出端子,提高了电容器承受大电流的能力。
简易规则:1、理论上说电源滤波用电容越大越好,一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。
2、可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段.3、大电容,负载越重,吸收电流的能力越强,这个大电容的容量就要越大4、小电容,凭经验,一般104 即可5、如果你PCB 上主要工作频率比较低的话,加两个电容就可以了,一个虑除纹波,一个虑除高频信号。
如果会出现比较大的瞬时电流,建议再加一两个比较大的钽电容。
3.3去耦电容去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。
去耦电容还可以为器件提供局部化的DC电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。
3.3.1去耦电容蓄能作用的理解(1)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。
去耦电容的主要功能就是以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。
(2)而实际上,芯片附近的电容还有蓄能的作用,提供一个局部的直流电源给有源器件,这是第二位的。
(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。
)你可以把总电源看作水库,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。
(3)去耦电容可以去除高频如RF信号的干扰,干扰的进入方式是通过电磁辐射。
我们经常可以看到,在电源和地之间连接着去耦电容,它有三个方面的作用:一是作为本集成电路的蓄能电容;二是滤除该器件产生的高频噪声,切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
3.3.2去耦电容的选择高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u 等,而去耦合电容一般比较大,是10u 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。
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,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。
3.4旁路电容可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容,称做“旁路电容”。
旁路电容不是理论概念,而是一个经常使用的实用方法,电子管或者晶体管是需要偏置的,就是决定工作点的直流供电条件。
例如电子管的栅极相对于阴极往往要求加有负压,为了在一个直流电源下工作,就在阴极对地串接一个电阻,利用板流形成阴极的对地正电位,而栅极直流接地,这种偏置技术叫做“自偏”,但是对(交流)信号而言,这同时又是一个负反馈,为了消除这个影响,就在这个电阻上并联一个足够大的电容,这就叫旁路电容。
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。
3.5去耦电容与旁路电容的区别去耦电容:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。
去耦电容还可以为器件提供局部化的DC电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。
旁路电容:从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。
这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分,另外还可以提供基带滤波功能(带宽受限)。
我们经常可以看到,在电源和地之间连接着去耦电容,它有三个方面的作用:一是作为本集成电路的蓄能电容;二是滤除该器件产生的高频噪声,切断其通过供电回路进行传播的通路;三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
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。