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可以看出电容是有选频特性的

2019-04-04 03:49

  我们在进行电路板设计时,有很多老师都会说每个电源脚要放一个0.1uF或0.01uF的滤波电容,说是能滤除一些电源噪声,能使芯片运行稳定。你知道这是为什么呢?到底要放多少容值的电容呢?

  这时老师都会建议你在芯片的每个电源脚放一个0.1uF的电容。这个都是一般的原则,不过不是所有的都这样,你放个0.1uF的电容就可以了。这个还是要具体情况具体分析了。我们从下面两点来分析这个原理。

  其实一个电容里面是有寄生电感ESL,寄生电阻ESR的,在低频时,这些都可以忽略不计,但到高频时,频率高到一定阶段,这个电容可能就不是电容了,寄生电感作为主导作用了。来看看下面一个图表

  可以看出电容是有选频特性的,在一个频率范围内滤波特性最好。影响这个特性的是电容的品质因素Q, Q=1/ωCESR,ESR越大,Q就越小,曲线就越平坦,反之ESR越小,Q就越大,曲线就越尖。通常钽电容和铝电解有比较小的ESL,而ESR大,所以钽电容和铝电解具有很宽的有效频率范围,非常适合前级的板级滤波。

  都说要靠近芯片电源脚放电容,那要靠多近才算是近。这个就有一个电容的去耦半径的问题,要使电容有去耦滤波特性,作用对象必须在这个电容的去耦半径范围内,在这个去耦半径外,电容就没有什么作用了。

  也就是电容谐振频率波长的五十分之一,例如:0.001uF陶瓷电容,如果安装到电路板上后总的寄生电感为1.6nH,那么其安装后的谐振频率为125.8MHz,谐振周期为7.95ps。假设信号在电路板上的传播速度为166ps/inch,则波长为47.9英寸。电容去耦半径为47.9/50=0.958英寸,大约等于2.4厘米。

  电容谐振频率一般都可以从手册上找到,大电容,它的谐振频率越小,波长就越长,那它的去耦半径就越大。所以说220uF这些大电容,去耦半径是很大的,它可以离电源脚很远也是能产生作用的。

  说到现在,对于电源脚该放什么容值的电容,还有要放多近,应该有一个质的了解了。这篇是我多年的经验,加上查了很多资料总结出来的,希望对大家有用。在实际电路设计中,大家能运用这些知识,应用到工作中。

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