我們在電源濾波電路上可以看到各種各樣的電容, 100uF,10uF,100nF , 10nF 不同的容值, 那么這些參數(shù)是如何確定的?不要告訴我是抄別人原理圖的, 呵呵。數(shù)字電路要運行穩(wěn)定可靠,電源一定要”干凈“,并且能量補充一定要及 時,也就是濾波去耦一定要好。什么是濾波去耦,簡單的說就是在芯片不需要 電流的時候存儲能量uf電容,在你需要電流的時候我又能及時的補充能量。不要跟我 說這個職責不是 DCDC、LDO 的嗎,對,在低頻的時候它們可以搞定,但高速的 數(shù)字系統(tǒng)就不一樣了。 先來看看電容,電容的作用簡單的說就是存儲電荷。我們都知道在電源中 要加電容濾波,在每個芯片的電源腳放置一個 0.1uF 的電容去耦。等等,怎么 我看到要些板子芯片的電源腳旁邊的電容是 0.1uF 的或者 0.01uF 的,有什么講 究嗎。要搞懂這個道道就要了解電容的實際特性。理想的電容它只是一個電荷 的存儲器,即 C。而實際制造出來的電容卻不是那么簡單,分析電源完整性的時 候我們常用的電容模型如下圖所示。圖中 ESR 是電容的串聯(lián)等效電阻,ESL 是電容的串聯(lián)等效電感,C 才是真正 的理想電容。ESR 和 ESL 是由電容的制造工藝和材料決定的,沒法消除。
那這兩 個東西對電路有什么影響。 ESR 影響電源的紋波, ESL 影響電容的濾波頻率特性。 我們知道電容的容抗 Zc=1/ωC,電感的感抗 Zl=ωL,( ω=2πf),實際電容的復 阻抗為 Z=ESR+jωL-1/jωC= ESR+j2πf L-1/j2πf C??梢姰旑l率很低的時候 是電容起作用,而頻率高到一定的時候電感的作用就不可忽視了,再高的時候 電感就起主導作用了。電容就失去濾波的作用了。所以記住,高頻的時候電容 就不是 單 純 的 電 容 了 。實 際 電 容 的 濾 波 曲 線 如 下 圖 所 示 。上面說了電容的等效串聯(lián)電感是電容的制造工藝和材料決定的uf電容,實際的貼 片陶瓷電容的 ESL 從零點幾 nH 到幾個 nH,封裝越小 ESL 就越小。 從上面電容的濾波曲線上我們還看出并不是平坦的,它像一個’V’,也就 是說有選頻特性,在時候我們希望它是越平越好(前級的板級濾波) ,而有時候 希望它越越尖越好(濾波或陷波) 。影響這個特性的是電容的品質因素 Q , Q=1/ωCESR,ESR 越大,Q 就越小,曲線就越平坦,反之 ESR 越小,Q 就越大,曲線就越尖。通常鉭電容和鋁電解有比較小的 ESL,而 ESR 大,所以鉭電容和鋁 電解具有很寬的有效頻率范圍,非常適合前級的板級濾波。
也就是在 DCDC 或者 LDO 的輸入級常常用較大容量的鉭電容來濾波。 而在靠近芯片的地方放一些 10uF 和 0.1uF 的電容來去耦,陶瓷電容有很低的 ESR。 說了那么多,那到底我們在靠近芯片的管腳處放置 0.1uF 還是 0.01uF,下 面列出來給大家參考。所以,以后不要見到什么都放 0.1uF 的電容,有些高速系統(tǒng)中這些 0.1uF 的電容根本就起不了作用。
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