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旁路电容、去耦电容——EMC整改

在电路方面,总有驱动源和被驱动负载。如果负载电容相对较大,驱动电路充放电,完成信号跳转,在陡峭的上升边缘,电流较大,因此驱动电流会吸收大电源电流,由于电路、电阻(特别是芯片管脚电感,会反弹),该电流实际上是一种噪声,会影响正常工作。这是耦合。

去莲藕电容是为了满足驱动电路电流的变化,避免耦合干扰发挥电池的作用。

旁路电容其实是去藕合的。,只有旁路电容一般是指高频旁路,即提高高频开关噪声的低阻抗泄漏方式。根据,根据电路中的分布参数和驱动电流的变化来确定。

去耦和旁路可视为滤波器。去耦电容器相当于电池,以避免电压因电流突变而下降,相当于过滤波。具体容量值可根据电流、预期纹波和工作时间的大小计算。去耦电容器一般很大,对更高频率的噪声基本无效。旁路电容器用于高频,即使用电容器的频率阻抗特性。一般来说,电容器可以个RLC串联模型。当电容器的阻抗等于某个频率时,会发生谐振ESR。如果你看电容器的频率阻抗曲线图,你会发现它通常是一个V形曲线。具体曲线与电容器的介质有关,因此在选择旁路电容器时应考虑电容器的介质。一种更安全的方法是增加几个电容器。

集成电路电源与地之间的去耦电容有两个功能:一本集成电路的蓄能电容器,另一方面该装置的高频噪声旁路掉落。典型的数字电路去耦电路。该电容分布电感的典型值为5μH。,其并行共振频率约为7MHz也就是说,对于10,MHz以下噪声具有良好的去耦效果,对40MHz上述噪声几乎无效。

1μF、10μF并行共振频率为20MHz以上,去除高频噪声的效果更好。每10片左右的集成电路应增加一个充放电电容器或一个蓄能电容器,可选10个μF左右。最好不要使用电解电容器。电解电容器由两层薄膜卷起。这种卷起结构在高频时表现为电感。使用钽电容器或聚碳酸酯电容器。去耦电容器的选择不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。

解耦原理:(去耦即解耦)

经验规则:电路板上的电源连接;每个电路板,过滤高频噪声。书店能得到的大部分高速公路PCB在高速数字电路设计的经典教程中,也不厌其烦地引用了地引用(俗称外国人)Rule of Thumb)。但是为什么要这样用呢?

首先,我的理解介绍了两个常用的简单概念

什么是旁路?旁路(Bypass),指为信号中的一些有害部件提供低阻抗的通道。电源中的高频干扰是一种典型的无用成分,在进入目标芯片之前需要提前干燥,通常我们使用电容器来实现这一目标。目的电容是所谓的旁路电容(Bypass Capacitor),它利用了电容器的频率阻抗特性(理想电容器的频率特性随着频率的增加而降低,地球上的每个人都知道)。可以看出,旁路电容器主要用于高频干扰(高度相对,一般认为20MHz以上为高频干扰,20MHz以下是低频纹波)。

什么是退耦?退耦(Decouple), 多级电路中最早采取的措施是确保前后级间信号传输不影响各级静态工作点。当芯片内部的开关动作或输出发生变化时,电源中的退耦表示需要 大电流应立即从电源在线提取,这可能会降低电源在线电压,从而干扰自身和其他设备。为了减少这种干扰,需要在芯片附近设置一个 储电的小水池提供了这种瞬时的大电流能力。

在电源电路中,旁路和解耦都是为了降低电源噪声。旁路主要是为了减少电源噪声对设备本身的干扰(自我保护);退耦是为了减少设备产生的噪声对电源的干扰(家丑不外扬)。有人说退耦是针对低频的,旁路是针对高频的。我认为这是不准确的。高速芯片的内部开关可能高达GHz,因此,对电源线的干扰显然不属于低频范围,因此目的的解耦电容器也需要具有良好的高频特性。

电容的频率特性

当频率高时,电容器不再被视为总参数,寄生参数的影响不容忽视。寄生参数包括Rs,等效串联电阻(ESR)和Ls等效串联电感(ESL)。如图1所示,C为静电容器,1Rp泄漏电阻,又称绝缘电阻,值越大(通常在GΩ漏电越小,性能越可靠。因为Pp通常很大(GΩ因此,在实际应用中可以忽略,Cda和Rda介质吸收电容和介质吸收电阻。介质吸收是一种滞后的内部电荷分布,它使电容器在快速放电后恢复部分电荷。

ESR和ESL对电容器的高频特性影响最大,因此常用如图1所示(b)所示的串联RLC可计算出谐振频率和等效阻抗:

图1 去耦电容模型图

电容器串联RLC模型的频域阻抗图如图2所示,电容器在谐振频率以下表现为容性;当谐振频率以上表现为感性时,电容器的去耦效应逐渐减弱。同时,还发现,随着频率的增加,电容器的最小等效阻抗值是串联谐振频率ESR。

图2 电容器串联RLC频域阻抗图模型

谐振频率(4-8)可以得出容值大小和ESL值的变化都会影响电容器的谐振频率,如图3所示。由于电容器在谐振点的阻抗最低,所以在设计时尽量选择fR类似于实际工作频率的电容。在工作频率变化较大的环境中,可以同时考虑一些fR较小的大电容和fR大小电容器混合使用。

标签: 串联型金属化薄膜电容结构保护吸收电容

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