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高速电路设计实践学习笔记(一)电阻 电容 电感 磁珠

电阻应用: 1、串联电阻或上拉电阻值不当导致低电平电压高于阈值,导致不稳定 2.在网络物理层芯片全功率工作中,低通滤波电路电阻功率不能满足电流要求,导致电阻故障。 电阻超功率工作导致误差增大,最终电阻燃烧,电路开路 3.信号速率高,小信号分叉影响信号完整性;巧用0欧姆电阻可以避免分支,补充信号线 电阻应用要点:电阻的阻值 尺寸 额定功率 要注意精度 选择额定功率 至少20%的使用应该减少

电容器的选择和应用: 1.电容失效导致电影在低温下停止工作 电容失效导致滤波失效 纹波过大 设备无法正常工作 铝电解电容在低温下失效 铝及钽电解电容: 钽电解:ESR值很低 高频改波性能好 寿命长 耐高温 精度高 机械强度高 体积小 容量较小 额定耐压值低 抗浪涌能力差 实际使用 电压要降额 50% 价格比铝电解电容贵 铝电解电容:价格便宜 高额定耐压值 抗浪涌能力强 存储寿命短 ESR值高 寿命多为2-3年,受温度影响较大 2.多次用点拔插子板损坏姆板上的钽电容 钽电解电容的耐压值不够 降额不够 3.高速电路中的电容应用问题CPU工作不正常 FPGA的VCC_PLL滤波器电容会影响电源纹波的顺序 电容串联在交流耦合中 阻抗为1/jwc 电容值越小 对低频信号的阻抗越大,低频信号的衰减就越严重 定义Tc数据周期为每比特位,NUM负载阻抗一般为50欧姆 经验公式:Cmin=7.8NUMTc/R 同时 耦合电容不能太大 容值过大 不能满足告诉信号边缘斜率变化的要求 在高速设计中,一般取容值为0.1uF,能满足一般需求 应选择高速设计ESL(由类型和包装决定 与容值无关)较小的电容 其中 0612封装的电容ESL较小 4、LDO滤波电容器电源应用中的滤波电容ESR问题 LT1963 需要利用外部电容的ESR作为高频补偿,ESR电容过小不符合要求; 数据需要外部电容ESR不能超过3Ω且不能低于20mΩ 5.高频电路1uF 0.01uF低阻抗频带能否展宽? 达不到预期效果

电容应用要点: 1.陶瓷电容:体积小:体积小 价格低 稳定性好 容量小 陶瓷电容器 X7R X5R Y5V 中Z Y X最后一个字母代表温度稳定性 NPO温度补偿型陶瓷电容 在高频电路设计中 推荐使用NPO X7R X5R类型电容 尽量不选用Y5V 2.钽电容:耐电压和耐电流差 降低工作电压 50%以上 当负载呈现强烈的感性时 串联电阻小 瞬变电流大 钽电容需要降额 70%以上 在ICT测试 老化测试 系统启动瞬间 单板热插拔瞬间 钽电容容易被击穿 3.铝电解电容:容量大 温度稳定性差 精度差 高频滤波性能差 ESR ESL大 液体介质 温度过高和过低不稳定 4、OSCON电容 可以取代DCDC大量钽电容器需要布置在电源输入输出部分 5.去耦电容和旁路电容: 在高速运行的设备上,去耦电容会不断产生快速变化的电荷需求;电源模块不能及时补充电流,只能依靠附近的电容; 去耦电容器为高速运行过程中产生的高频噪声提供通道 旁路电路,滤除前级干扰

电感应用: 1、LC低通滤波导致输出电源电压波偏大 2、大电流PI型滤波导致电压衰减-欠压 电感在高速电路中的作用: 通直流 隔交流 阻碍电流的变化 确保工作电流的稳定 滤波 一般关注电感的电感值 直流电阻 自谐振频率 额定电流 1.电感射频高频信号 范围:0.6-390nH 2.一般信号电感 范围:0.01-1000uH 3.电源电感 范围:1-470uH

磁珠的选择与应用: 外观类似于电感 功能是吸收电源 噪声干扰的信号 电容滤波 引导高频噪声到地 电感滤波 反射高频噪声 磁珠滤波 一定频带能反射噪声 一定频带可以吸收噪,转化为热能 低频段 磁珠主要表现为电感 反射噪声 高频段 磁珠主要反映电阻 吸收噪声 转化为热能 因此,应特别注意磁珠转换点频率和谐振频率

磁珠与电感的比较: 电感滤波将电能转化为磁能 产生EMI 磁珠滤波器将电能转化为热能 产生热量 低频段电感 <=50MHZ滤波性能较好 电感和电容构成低通滤波器 两者可能自激 磁珠不会产生自激 磁珠的直流电阻小于电感 电源滤波磁珠的压降较小

额定电流:磁珠电流超过额定电流会损坏磁珠 超过额定电流电感值的电感电流将迅速减少

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