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信号完整分析的电源退耦

日期:2012-4-5标签: (来源:互联网)

去耦电容放置在负载器件的电源和地之间,主要有两个作用:一方面是作为负载器件的蓄能电容,避免由于电流的突变而使电压下降,相当于滤除纹波;另一方面旁路掉该器件的高频噪声。在很多设计中,去耦电容通常使用容量相差一个数量级以上的两个甚至更多的电容并联,为的是提高电源供应电路从高频到低频的瞬态响应。

理论上电容越大,低频的通过性越好,滤波效果也越好,但电容器的原理和结构也决定了大容量电容的分布参数,如等效电感和等效电阻都明显高于小电容,同时PCB走绒也存在一定的分布参数。只是这些分布参数在低频时表现并不明显,所以布局安排上可以将大容量电容放得远离有源器件。

随着工作频率君商,滤波器件的感抗和PCB线路感抗开始呈现,且频率越高感抗越大,对供电回路的纹波影响越明显,因此需要选用感抗小的小容量电容提供良好的去耦。同时还应缩短滤波电容两端到负载的电源与地的距离,尽可能将去耦电容和负载器件放置在同一层。为降低EMI.也应尽量减小电源线和地回路之间包围的面积,

电源退耦是现在数字电路设计中标准惯例,将有助于减少电源线上噪声问题。一个干净的电源对设计一个高性能电路至关重要。叠加在电源上的高频噪声将会对相邻的每个数字设备带来问题。典型的噪声来源于地弹、信号辐射或者数字器件自身。最简单的解决电源噪声方式是利用电容对地的高频噪声退耦。理想的退耦电容为高频噪声提供了一条对地的低阻通路,从而清除了电源噪声,依据实际应用选择退耦电容,多选择表贴电容尽可能靠近电源引脚.而容信席大到足够为可预见的电源噪声提供一条低阻对地通路。采用退耦电容通常会遇到的问题是不能将退耦电容简单地当成电容。有以下几种情况:·电容的封装会导致寄生电感。·电容会带来一些等效电阻。·在电源引脚和退耦电容间的导线会带来一些等效电感。·在地引脚和地平面间的导线会带来一些等效电感。·电容将会对特定的频率引发共振效应和由其产生的网络阻抗对相邻频段的信号造成更 大的影响。·等效电阻( ESR)还将影响对高速噪声退耦所形成的低阻通路。因此在电路设计时需要遵循以下的一些要求:·器件上Vcc和GND引脚引出的引线需要被当作小的电感。因此建议在设计中尽可能使 Vcc和GND的列线短而粗。·选择低ESR效应的电容,这有助于提高对电源的退耦。·选择小封装电容器件将会减少封装电感。改换更小封装的器件将导致温度特性的变化。 因此在选择一个小封装电容后,需要调整设计中器件的布局。·在设计中,用Y5V型号的电容替换X7R型号的电容器件,可保证更小的封装和更低的 等效电感,但同时也会为保证高的温度特性花费更多的器件成本。·在设计中还应考虑用大容量电容对低频噪声的退耦。采用分离的电解电容和钽电容可以很好地提高器件的性价比。