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關(guān)于電容的旁路與去偶大總結(jié)

發(fā)布時(shí)間:2015-10-26 責(zé)任編輯:susan

【導(dǎo)讀】有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件,以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地上。
 
1.耦合,有聯(lián)系的意思。
2.耦合元件,尤其是指使輸入輸出產(chǎn)生聯(lián)系的元件。
3.去耦合元件,指消除信號(hào)聯(lián)系的元件。
4.去耦合電容簡(jiǎn)稱去耦電容。
5.例如,晶體管放大器發(fā)射極有一個(gè)自給偏壓電阻,它同時(shí)又使信號(hào)產(chǎn)生壓降反饋到輸入端形成了輸入輸出信號(hào)耦合,這個(gè)電阻就是產(chǎn)生了耦合的元件,如果在這個(gè)電阻兩端并聯(lián)一個(gè)電容,由于適當(dāng)容量的電容器對(duì)交流信號(hào)較小的阻抗(這需要計(jì)算)這樣就減小了電阻產(chǎn)生的耦合效應(yīng),故稱此電容為去耦電容。
 
從電路來(lái)說(shuō),總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大,驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電,才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候,電流比較大,這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。
 
去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
 
旁路電容實(shí)際也是去藕合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù),以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。
 
去耦和旁路都可以看作濾波。正如ppxp所說(shuō),去耦電容相當(dāng)于電池,避免由于電流的突變而使電壓下降,相當(dāng)于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時(shí)間的大小來(lái)計(jì)算。去耦電容一般都很大,對(duì)更高頻率的噪聲,基本無(wú)效。旁路電容就是針對(duì)高頻來(lái)的,也就是利用了電容的頻率阻抗特性。電容一般都可以看成一個(gè)RLC串聯(lián)模型。在某個(gè)頻率,會(huì)發(fā)生諧振,此時(shí)電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖,就會(huì)發(fā)現(xiàn)一般都是一個(gè)V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān),所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì),一個(gè)比較保險(xiǎn)的方法就是多并幾個(gè)電容。
 
去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個(gè)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(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個(gè)電容的分布電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分布電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說(shuō),對(duì)于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果,對(duì)40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,并行共振頻率在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(gè)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卷起來(lái)的,這種卷起來(lái)的結(jié)構(gòu)在高頻時(shí)表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴(yán)格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
 
一般來(lái)說(shuō),容量為uf級(jí)的電容,象電解電容或鉭電容,他的電感較大,諧振頻率較小,對(duì)低頻信號(hào)通過(guò)較好,而對(duì)高頻信號(hào),表現(xiàn)出較強(qiáng)的電感性,阻抗較大,同時(shí),大電容還可以起到局部電荷池的作用,可以減少局部的干擾通過(guò)電源耦合出去;容量為0.001~0.1uf的電容,一般為陶瓷電容或云母電容,電感小,諧振頻率高,對(duì)高頻信號(hào)的阻抗較小,可以為高頻干擾信號(hào)提供一條旁路,減少外界對(duì)該局部的耦合干擾
 
在電子電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用,電容所處的位置不同,稱呼就不一樣了。
 
對(duì)于同一個(gè)電路來(lái)說(shuō),旁路(bypass)電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象,把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling,也稱退耦)電容是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。
 
在供電電源和地之間也經(jīng)常連接去耦電容,它有三個(gè)方面的作用:一是作為本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲,切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。
 
我來(lái)總結(jié)一下,旁路實(shí)際上就是給高頻干擾提供一個(gè)到地的能量釋放途徑,不同的容值可以針對(duì)不同的頻率干擾。所以一般旁路時(shí)常用一個(gè)大貼片加上一個(gè)小貼片并聯(lián)使用。對(duì)于相同容量的電容的Q值我認(rèn)為會(huì)影響旁路時(shí)高頻干擾釋放路徑的阻抗,直接影響旁路的效果,對(duì)于旁路來(lái)說(shuō),希望在旁路作用時(shí),電容的等效阻抗越小越好,這樣更利于能量的排泄。
 
這個(gè)比較好,應(yīng)該算應(yīng)用及的
 
數(shù)字電路輸出信號(hào)電平轉(zhuǎn)換過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生很大的沖擊電流,在供電線
 
和電源內(nèi)阻上產(chǎn)生較大的壓降,使供電電壓產(chǎn)生跳變,產(chǎn)生阻抗噪聲(亦
 
稱開(kāi)關(guān)噪聲),形成干擾源。
 
一.沖擊電流的產(chǎn)生:
 
(1)輸出級(jí)控制正負(fù)邏輯輸出的管子短時(shí)間同時(shí)導(dǎo)通,產(chǎn)生瞬態(tài)尖峰電流
 
(2)受負(fù)載電容影響,輸出邏輯由“0”轉(zhuǎn)換至“1”時(shí),由于對(duì)負(fù)載電容的充
 
電而產(chǎn)生瞬態(tài)尖峰電流。
 
瞬態(tài)尖峰電流可達(dá)50ma,動(dòng)作時(shí)間大約幾ns至幾十ns。
 
二.降低沖擊電流影響的措施:
 
(1)降低供電電源內(nèi)阻和供電線阻抗
 
(2)匹配去耦電容
 
三.何為去耦電容
 
在ic(或電路)電源線端和地線端加接的電容稱為去耦電容。
 
四.去耦電容如何取值
 
去耦電容取值一般為0.01~0.1uf,頻率越高,去耦電容值越小。
 
五.去耦電容的種類(lèi)
 
(1)獨(dú)石 (2)玻璃釉 (3)瓷片 (4)鉭
 
六.去耦電容的放置
 
去耦電容應(yīng)放置于電源入口處,連線應(yīng)盡可能短。
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