电容的模型、选型、容值计算与PCB布局布线

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PCB设计之电容篇

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)

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

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

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

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

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

pcb分布电容计算

pcb分布电容计算

pcb分布电容计算PCB(Printed Circuit Board)是指印制电路板,是电子产品中非常重要的一部分。

分布电容是指电源和地面之间的电容,是决定电源噪声水平和信号完整性的重要参数。

在设计 PCB 时,需要准确计算和控制分布电容,以确保电路的可靠性和稳定性。

首先,我们需要了解一些关于电容的基础知识。

电容是指物体存储电荷的能力,通常用单位法拉(F)来表示。

电容可以通过将两个导体分开,形成一个电介质来实现。

电容的大小与电介质的介电常数、面积和距离有关。

对于PCB来说,导体是铜箔,电介质是PCB板材。

PCB的分布电容受到以下因素的影响:1.板层堆叠:多层PCB在设计中可以采用多种方式进行堆叠。

在堆叠设计中,板层越多,分布电容越大。

这是因为每一对堆叠层之间都存在一个电容。

为了减少分布电容,可以选择较薄的板材,并使用分层和过孔连接来减小板层之间的距离。

2.电源和地面:电源和地面层是PCB中最重要的层。

这两层之间的距离和电容决定了整个PCB的分布电容水平。

为了降低分布电容,可以增加电源和地面层之间的距离,或增加电源和地面中的铜箔面积。

3.电源滤波:在PCB设计中,必须为电源信号提供适当的滤波器,以降低噪声水平和稳定电源电压。

在滤波器的设计过程中,可以采用各种传感器和电容元件来降低分布电容。

选择适当的电容值和类型,可以在电源上提供稳定的电压,减少噪声。

4.信号线距离:信号线距离是指信号从发射器到接收器的传输距离。

信号线越长,分布电容越大。

在设计PCB时,可以通过减小信号线的长度或采用高阻杂散电容设计来降低分布电容。

5.板线宽度:板线宽度直接影响电流传输能力和分布电容。

较宽的板线可以降低分布电容,提高信号完整性。

总之,在PCB设计中,分布电容的计算和控制是非常重要的。

通过合理设计PCB板层堆叠、电源和地面间距、电源滤波、信号线距离和板线宽度,可以降低分布电容。

这样不仅能提高PCB的可靠性和稳定性,还可以减少噪声,并确保信号传输的质量。

电力电子技术中的电容选型及容值计算指南

电力电子技术中的电容选型及容值计算指南

电力电子技术中的电容选型及容值计算指南在电力电子技术中,电容是一种重要的元件,广泛应用于电源、逆变器、变频器等电路中。

正确选择和计算电容的容值,对于电路性能和稳定性非常关键。

本篇文章将介绍电力电子技术中电容的选型原则以及容值计算的指导方法。

一. 电容选型原则1. 工作电压 (Rated Voltage)在选择电容时,需要考虑电路中的最大工作电压。

工作电压应大于或等于电路中最大电压幅值的峰-峰值。

如果电容的工作电压过低,则容易导致电容击穿,从而引发故障。

2. 脉冲功率 (Pulse Power)对于一些需要传输脉冲功率的电路,比如在电动机驱动器中,电容必须具有足够大的脉冲功率承受能力。

因此,在选型时需要查阅电容的数据手册,确保其能够满足所需的脉冲功率要求。

3. 电容损耗 (Dielectric Losses)电容的损耗正比于工作频率和电容的介电损耗因子。

在高频应用中,为了减小能效损耗,应选择具有较低损耗因子的电容。

同时还需要考虑电容的温升和工作寿命。

4. 尺寸和体积 (Size and Volume)尺寸和体积是电容选型时需要考虑的另一个重要因素。

一般来说,选择具有更高介电常数的电容,可以减小其体积。

同时还需要考虑电容的容量,以满足电路中的电能存储需求。

二. 电容容值计算方法电容的容值选择取决于电路的需求和设计参数。

以下是一些电容容值计算的常用方法:1. 低通滤波器 (Low-Pass Filters)在低通滤波器中,电容的选择取决于滤波器的截止频率以及负载阻抗。

一般来说,电容的容值可以通过以下公式计算:C = 1 / (2πfR)其中,C为所需电容的容值,f为截止频率,R为负载阻抗。

2. 直流链接和绕组 (DC Link and Windings)对于直流链接和绕组,电容的容值需要根据电压涟漪和电流涟漪来选择。

一般来说,电容的容值可以通过以下公式计算:C = ΔI / (ΔV × f)其中,C为所需电容的容值,ΔI为电流涟漪的最大值,ΔV为电压涟漪的最大值,f为涟漪频率。

电容的模型选型容值计算与PCB布局布线

电容的模型选型容值计算与PCB布局布线

电容的模型选型容值计算与PCB布局布线电容(Capacitor)是一种用于存储电荷的被动电子元器件。

它由两个导体之间的绝缘介质隔开,并具有两个电极,能够在电场中储存电能。

电容器能够储存电能并释放电能,因此广泛应用于电子电路中。

电容在电路中通常被建模为理想电容和非理想电容。

理想电容是指没有任何损耗的电容,其电压和电容之间的关系遵循电容公式:Q=CV,其中Q是电容中储存的电荷,C是电容值,V是电容的电压。

选型:选取适合的电容器取决于应用的需求,需要考虑的因素包括电容值、电压容量、尺寸、功率损耗、频率响应等。

对于普通的低频应用,可以选择陶瓷电容;对于高频应用,可以选择铝电解电容器;对于需要高精度的应用,可以选择多层片式电容等。

此外,还需要考虑电容器的耐久性和可靠性。

容值计算:容值计算是确定所需电容值以满足电路或系统需求的过程。

需要根据具体的电路要求来确定电容值,例如为了实现一个特定的滤波效果或时间延迟效果。

对于一些常见的应用,通常可以找到标准的电容值来满足需求。

如果找不到合适的标准电容值,可以通过串联或并联不同的电容来获得所需的容值。

PCB布局布线:在进行PCB布局和布线时,需要考虑电容与其他元件的相互关系,以确保电容在电路中的性能和稳定性。

以下是一些布局和布线的要点:1.将电容器布置在电源和地面附近,以使电容器的引脚尽可能短,减少集输和感应。

2.尽量将电容器靠近需要使用电容的元件,减少线路长度和电流穿越其他元件的路径。

3.对于高频应用,应尽量减小引脚长度和电容之间的电感。

4.使用电容器引脚附近的电地孔,以增加电容器引脚的地面连接。

5.使用宽度足够大的走线,以减小走线时产生的电感。

6.避免在电容器旁边放置高功率的元件,以防止引起热量传递和干扰电容的性能。

综上所述,电容的模型、选型、容值计算和PCB布局布线都是设计中重要的考虑因素。

适当选择合适的电容器,并妥善设计其布局和布线,可以确保电容器在电路中发挥良好的性能和稳定性。

去耦电容的容值计算和布局布线

去耦电容的容值计算和布局布线

去耦电容的容值计算和布局布线去耦电容是一种常见的电子电路组件,用来消除电源电压中的小幅度变化和高频噪声,保持电路的稳定性和准确性。

去耦电容的容值计算和布局布线对于电子电路的设计和实施非常重要。

在本文中,我们将详细介绍去耦电容的容值计算和布局布线的一些基本原则和步骤。

一、容值计算:容值计算是确定去耦电容的容量大小的过程。

容值的选择取决于被去耦电路的功耗和工作频率。

下面是一些常见的容值计算方法:1.基本原则:根据供电电路的功耗和工作频率,选择一个合适的容值范围。

一般来说,容值越大,电路的抗干扰能力越强。

但是过大的容值可能导致电容器体积过大、成本上升等问题。

2.能量平衡法:通过估计电路的能量变化情况,选择一个合适的容值范围。

根据传输速率和功耗等参数,计算出电路在单位时间内的能量变化量,然后根据能量变化量和容量大小的关系来确定一个合适的容值范围。

3.经验法则:通常情况下,可以参考一些经验法则来选择去耦电容的容值。

例如,对于数字电路,可以使用供电电流的10%作为参考容值;对于模拟电路,可以使用供电电流的1%作为参考容值。

二、布局布线:布局布线是指去耦电容在电路板上的位置和连接方式。

正确的布局布线可以提高电路的抗干扰能力和信号完整性。

1.位置选择:尽量将去耦电容放置在供电接口附近,以最大限度地去除电源电压中的噪声。

可以通过模拟电路和数字电路分区的方式来布局。

2.布线方式:一般来说,去耦电容与供电引脚之间需要短而粗的连接线路,以降低电阻和电感。

可以使用直接连接方式或者通过PCB布线来实现。

在进行PCB布线时,尽量缩短去耦电容与电源引脚之间的距离,降低电阻和电感。

3.接地方式:去耦电容的一端应该与地线相连,形成电路的回路。

可以选择直接与普通电路板的地线相连,或者单独设计一个地线平面来连接。

4.绕线方式:在进行布线时,尽量避免与其他电路、信号线和高频线路交叉,以降低串扰和干扰。

5.EMI控制:如果需要进一步降低电磁干扰(EMI),可以在电路板上使用屏蔽设备或者滤波电路来控制电磁干扰。

如何计算并选择合适的电容值

如何计算并选择合适的电容值

如何计算并选择合适的电容值电容器是电子电路中常用的元件之一,它具有存储和释放电荷的功能。

在电路设计和组装过程中,正确计算和选择合适的电容值至关重要。

本文将介绍如何计算和选择适用的电容值,以及一些相关的注意事项。

一、电容值的计算方法在计算电容值时,需要考虑电路的特性、设计需求以及所使用的元件。

以下是几种常用的电容值计算方法:1.电路响应时间常数法电路响应时间常数法是一种常用的方法,用于计算电容值以满足特定时间需求。

假设需要达到稳定状态的时间常数为τ,则可以通过以下计算得到电容值C:C = τ / R其中,R为电路中的电阻值。

举例来说,如果响应时间常数τ为0.1秒,电路中的电阻值为100欧姆,那么可以计算出电容值为:C = 0.1 / 100 = 0.001 法拉(F)2.滤波电容的计算在滤波电路中,电容器起到平滑和滤波电压的作用。

计算滤波电容值时,需要考虑所需的频率范围和电路的负载电流。

一种常用的方法是使用以下公式计算滤波电容值C:C = (I × t) / ΔV其中,I为负载电流,t为周期时间,ΔV为所需的电压波动范围。

举例来说,如果负载电流为0.5安培,周期时间为0.02秒,所需的电压波动范围为0.1伏特,那么可以计算出电容值为:C = (0.5 × 0.02) / 0.1 = 0.1 法拉(F)3.频率选取法在某些特定的电路设计中,需要根据所需的频率范围选择电容值。

一般来说,频率越高,所需的电容值越小。

根据具体的频率范围,可以参考电路设计手册或相关的技术资料,选择适合的电容值。

二、电容值的选择注意事项在选择电容值时,还需要考虑以下几个方面,以确保电路的正常运行:1.容差范围电容器的实际容值可能会因制造工艺和环境因素而有一定的偏差。

因此,在计算和选择电容值时,必须考虑容差范围。

通常,电容器的容差在正负10%范围内。

如果需要更高精度的电容值,可以选择具有更小容差的电容器。

2.电压额定值电容器具有一定的电压额定值,超过该值可能会导致电容器损坏或发生故障。

PCB板去耦电容大小选择与布置

PCB板去耦电容大小选择与布置

PCB板去耦电容大小选择与布置去耦电容不是越多越好,而是要注意滤波的效果。

设计PCB印制线路板时,电源输入端跨接一个10μF~100μF的电解电容器,每个集成芯片的电源-地之间配置一个0.01μF的陶瓷电容器。

一方面提供和吸收该集成电路开门关门瞬间的充放电能,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。

一、PCB板中去耦电容的分类去耦电容在补偿集成片或电路板工作电压跌落时能起到储能作用。

它可以分成整体的、局部的和板间的三种。

整体去耦电容又称旁路电容,它工作于低频(<1MHz)范围状态,为整个电路板提供一个电流源,补偿电路板工作时产生的ΔI噪声电流,保证工作电源电压的稳定。

它的大小为PCB上所有负载电容和的50~100倍。

它应放置在紧靠PCB外接电源线和地线的地方,印制线密度很高的地方。

这不仅不会减小低频去耦,而且还会为PCB上布置关键性的印制线提供空间。

局部去耦电容有两个作用。

第一,出于功能上的考虑:通过电容的充放电使集成片得到的供电电压比较平稳,不会由于电压的暂时跌落导致集成片功能受到影响;第二,出于EMC考虑:为集成片的瞬变电流提供就近的高频通道,使电流不至于通过环路面积较大的供电线路,从而大大减小向外的辐射噪声。

同时由于各集成片拥有自己的高频通道,相互之间没有公共阻抗,抑止了其阻抗耦合。

局部去耦电容安装在每个集成片的电源端子和接地端子之间,并尽量靠近集成片。

板间去耦电容是指电源面和接地面之间的电容,它是高频率时去耦电流的主要来源。

板间电容可以通过增加电源层和接地层间面积来增大。

在PCB中,一些接地面可以布到了电源层,移去这些接地面,用电源隔离区代之,可以增加板间电容。

二、PCB板中去耦电容的大小在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。

例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。

配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法,好的高频去耦电容可以去除高到1GHz的高频成分。

去耦电容的选择、容值计算和pcb布局布线详解

去耦电容的选择、容值计算和pcb布局布线详解

去耦电容的选择、容值计算和pcb布局布线详解去耦电容的应用的非常广泛,在电路应用过程中对于去耦电容的容值计算和PCB电路布局布线有一些我们必须要了解的技巧。

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。

去耦电容的容值计算去耦的初衷是:不论IC对电流波动的规定和要求如何都要使电压限值维持在规定的允许误差范围之内。

使用表达式:C⊿U=I⊿t由此可计算出一个IC所要求的去耦电容的电容量C。

⊿U是实际电源总线电压所允许的降低,单位为V。

I是以A(安培)为单位的最大要求电流;⊿t是这个要求所维持的时间。

去耦电容容值计算方法:推荐使用远大于1/m乘以等效开路电容的电容值。

此处m是在IC的电源插针上所允许的电源总线电压变化的最大百分数,一般IC的数据手册都会给出具体的参数值。

等效开路电容定义为:C=P/(fU)式中:P——IC所耗散的总瓦数;U——IC的最大DC供电电压;f——IC的时钟频率。

电容的容值选择一般取决于电容的谐振频率。

不同封装的电容有不同的谐振频率,下表列出了不同容值不同封装的电容的谐振频率:需要注意的是数字电路的去耦,低的ESR值比谐振频率更为重要,因为低的ESR值可以提供更低阻抗的到地通路,这样当超过谐振频率的电容呈现感性时仍能提供足够的去耦能力。

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)IC去耦电容的数目选择在设计原理图的时候,经常遇到的问题是为芯片的电源引脚设计去耦电容,上面已经介绍了去耦电容的容值选择,但是数目选择怎么确定呢?理论上是每个电源引脚最好分配一个去耦电容,但https:///cgi-bin/appmsg?t=media/appmsg_edit&action=edit&type=10&isMul=1&isNew =1&lang=zh_CN&token=1045897676是在实际情况中,却经常看到去耦电容的数目要少于电源引脚数目的情况,如freescale提供的iMX233的PDK原理图中,内存SDRAM 有15个电源引脚,但是去耦电容的数目是10个。

PCB布线时怎么选择选择电容

PCB布线时怎么选择选择电容

PCB布线时怎么选择选择电容
(1)电容器尽量选择贴片电容,引线电感小。

(2)稳定电源的供电旁路电容,选择电解电容。

(3)交流耦合及电荷存储用电容器选择聚四氟乙烯电容器或其它聚脂型(聚丙烯、聚苯乙烯等)电容器。

(4)高频电路退耦用单片陶瓷电容器。

(5)电容选择的标准是:尽可能低的ESR电容;尽可能高的电容的谐振频率值。

(6)铝电解电容器应当避免在下述情况下使用:
a、高温(温度超过最高使用温度)
b、过流(电流超过额定纹波电流),施加纹波电流超过额定值後,会导致电容器体过热,容量下降,寿命缩短。

c、过压(电压超过额定电压),当电容器上所施加电压高於额定工作电压时,电容器的漏电流将上升,其电氧物性将在短期内劣化直至损坏。

d、施加反向电压或交流电压,当值流铝电解电容器按反极性接入电路时,电容器会导致电子线路短路,由此产生的电流会引致电容器损坏。

若电路中有可能在负引线施加正极电压,请选无极性产品。

e、使用於反复多次急剧充放电的电路中,当常规电容器被用作快速充电用途。

其使用寿命可能会因为容量下降,温度急剧上升等而缩减。

电容的模型、选型、容值计算与PCB布局布线

电容的模型、选型、容值计算与PCB布局布线

电容的模型、选型、容值计算与PCB布局布线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。

PCB规划布局和布线设计方案技巧

PCB规划布局和布线设计方案技巧

PCB规划布局和布线设计技巧PCB中文名称为印制电路板,又称印刷电路板、印刷线路板,是重要的电子部件,是电子元器件的支撑体,是电子元器件电气连接的提供者。

由于它是采用电子印刷术制作的,故被称为“印刷”电路板。

随着PCB尺寸要求越来越小,器件密度要求越来越高,PCB设计的难度也越来越大。

如何实现PCB高的布通率以及缩短设计时间,在这笔者谈谈对PCB规划、布局和布线的设计技巧。

在开始布线之前应该对设计进行认真的分析以及对工具软件进行认真的设置,这会使设计更加符合要求。

1 确定PCB的层数电路板尺寸和布线层数需要在设计初期确定。

布线层的数量以及层叠(STack-up)方式会直接影响到印制线的布线和阻抗。

板的大小有助于确定层叠方式和印制线宽度,实现期望的设计效果。

目前多层板之间的成本差别很小,在开始设计时最好采用较多的电路层并使敷铜均匀分布。

2 设计规则和限制要顺利完成布线任务,布线工具需要在正确的规则和限制条件下工作。

要对所有特殊要求的信号线进行分类,每个信号类都应该有优先级,优先级越高,规则也越严格。

规则涉及印制线宽度、过孔的最大数量、平行度、信号线之间的相互影响以及层的限制,这些规则对布线工具的性能有很大影响。

3 组件的布局在最优化装配过程中,可制造性设计(DFM)规则会对组件布局产生限制。

如果装配部门允许组件移动,可以对电路适当优化,更便于自动布线。

所定义的规则和约束条件会影响布局设计。

自动布线工具一次只会考虑一个信号,通过设置布线的约束条件以及设定可布信号线的层,可以使布线工具能像设计师所设想的那样完成布线。

比如,对于电源线的布局:①在PCB 布局中应将电源退耦电路设计在各相关电路附近,而不要放置在电源部分,否则既影响旁路效果,又会在电源线和地线上流过脉动电流,造成窜扰;②对于电路内部的电源走向,应采取从末级向前级供电,并将该部分的电源滤波电容安排在末级附近;③对于一些主要的电流通道,如在调试和检测过程中要断开或测量电流,在布局时应在印制导线上安排电流缺口。

PCB布线时对元器件的选择

PCB布线时对元器件的选择

PCB布线时对元器件的选择1、电阻选择首选碳膜,其次金属膜,因功率原因需选线绕时,一定要考虑其电感效应。

2、电容选择应注意铝电解电容、钽电解电容适用于低频终端;陶制电容适合于中频范围(从KHz到MHz);陶制和云母电容适合于甚高频和微波电路;尽量选用低ESR(等效串联电阻)电容。

3、旁路电容选择电解电容,容值选10-470PF,主要取决于PCB板上的瞬态电流需求。

4、去耦电容应选择陶瓷电容,容值选旁路电容的1/100或1/1000。

取决于最快信号的上升时间和下降时间。

比如100MHz取10nF,33MHz取4.7-100nF,选择ESR值小于1欧姆;选择NPO(锶钛酸盐电介质)用作50MHz以上去耦,选择Z5U(钡钛酸盐)用作低频去耦,最好是选择相差两个数量级的电容并联去耦。

5、电感选用时,选择闭环优于开环,开环时选择绕轴式优于棒式或螺线管式。

选择铁磁芯应用于低频场合,选择铁氧体磁心应用于高频场合。

6、铁氧体磁珠高频衰减10dB。

7、铁氧体夹MHz频率范围的共模(CM)、差模(DM)衰减达10-20dB。

8、二极管选用:肖特基二极管:用于快速瞬态信号和尖脉冲保护。

齐纳二极管:用于ESD(静电放电)保护;过电压保护;低电容高数据率信号保护。

瞬态电压抑制二极管(TVS):ESD激发瞬时高压保护,瞬时尖脉冲消减变阻二极管:ESD保护;高压和高瞬态保护。

9、集成电路:选用 CMOS器件尤其是高速器件有动态功率要求,需要采取去耦措施以便满足其瞬时功率要求。

高频环境中,引脚会形成电感,数值约为1nH/1mm,引脚末端也会向后呈小电容效应,大约有4pF。

表贴器件有利于EMI性能,寄生电感和电容值分别为0.5nH和0.5pF。

放射状引脚优于轴向平行引脚;TTL与CMOS混合电路因为开关保持时间不同,会产生时钟、有用信号和电源的谐波,因此最好选择同系列逻辑电路。

未使用的CMOS器件引脚,要通过串联电阻接地或者接电源。

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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。

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