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基础知识-耦合
1去耦电容
1耦合与去耦 耦合系统内部的各个部分之间存在相互依赖、相互影响、相互制约的情况。用人话说就是不同部分之间的相互影响。 去耦自然就是消除不同部分之间的影响了。
2电路中的耦合和去耦电源类 电源中的耦合
理想电源输出一条直直的线如下图所示。理想的电源是一条很干净的直线没有任何噪声。 但是在实际情况中一块开发板需要不停的实现充放电因为这个原因电源的实际输出往往不是一条平滑的直线而是一条弯弯曲曲的波浪线条有时候他可能过冲到6V有些时候也可能突然降低到4V虽然变化不大但是如果一些元器件对电压敏感那会有什么后果呢。 举个例子在设计稳压电源的时候目标输出电压是5V但是为了让输出波形稳定一些经常会加几个滤波电容让波形变得更好看期望输出电压5V我就选择了一个耐压为6V的电容进行滤波结果因为电源输出一个浪涌7V直接把电容干爆了。 在实际电源输出中是在5V的DC上叠加了各种高频率的噪声这些噪声是由于器件对供电电流的需求导致的电压波动可以看成是在DC 5V上“耦和”了由于器件工作带来的AC噪声。 这样耦和了AC的DC供电电压不仅会影响本负载区域内的电路的工作也会影响到其它连接在同一个VCC上的其它负载的工作有可能导致那些负载的电路工作出现问题 电源中的去耦 电路中存在多种元器件解决他的的办法就算加入去耦旁路电容从电源上看供电电压的波形变得干净了我们称该电容的作用是去掉了耦和在干净的DC上的噪声所以该电容被称之为去耦电容当然也可以被称之为旁路Bypass电容因为该电容将DC上耦和的噪声给旁路到地上去了只留下干净的DC给后续的电路供电。 一般来说每一个负载都会加入一个去耦电容电源输出也会加一个去耦电容弥补负载的滤波指数不足。
3去耦电容的选取
选取标准 电容的大小如何选取 电容的种类如何选取 为什么需要多种电容组合呢
一般来说用的都是陶瓷电容也有部分会选取钽电容 去耦电容不论是哪一种用于在电源线上的瞬态干扰期间快速提供电流它们都不只有“电容”一个属性还有两个阻碍电流流动的部分电阻ESR - 无论频率如何都呈现固定阻抗; 电感ESL- 随着频率增加其阻抗增高。而这三部分的值与电容的类型、容值、封装都有很大的关系。 ESR和ESL的 ESRR电阻 ESL L电感 常见电容特性 陶瓷电容随着频率的增大到谐振频率之前阻抗下降过了谐振频率之后阻抗又开始上升整体呈现V字型。波形如下所示 钽电容由于其较高的电容值钽电容器的阻抗在开始阶段低于陶瓷的阻抗但是较高的ESR和ESL的影响导致阻抗在100kHz附近变平在1MHz-10MHz高于陶瓷电容的阻抗在10MHz附近高出陶瓷的阻抗10倍。设想一下如果电路中的噪声频率是在10MHz左右即使钽具有更高的电容也不如放置一颗0.1μF的陶瓷电容更有效。波形如下所示 综上所述不同类型不同容量不同封装的电容去耦的有效频率段也是不同的
陶瓷电容与电解电容陶瓷电容的最低的等效阻抗的频率点更高
容量越小的电容最低的等效阻抗的频率点更高
封装越小的电容最低的等效阻抗的频率点更高 (4去耦电容的布线
布线原则 在电源引脚放置一个0.1uF的电容能够有效抑制电源上的噪声能够对电源去耦。 电源VCC-去藕电容-GND三点一线距离越近去耦效果越好。 相同容量的电容电容值稍微改变一点去耦的效果并不会有明显的变化。 相同电容值使用贴片SMD封装的电容比直插式电容的效果好。 使用电源铺铜GND铺铜一方面可以让三点一线的路径更短而且两个平面相当于一个大电容也起到了去耦的作用。
