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PCB布局中去耦電容器的放置

發布時間: 2020/11/12 9:28:36

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  從最嚴格的意義上講,沒有一個特定的組件被定義為去耦電容器。相反,術語去耦電容器是指電子電路中電容器的功能。去耦電容器是用于穩定電源平面上電壓的電容器。


  在涉及半導體IC的任何設計中,去耦電容器是必需品。這是因為提供給組件的電壓遠遠不夠理想。與理論上描述的完美水平線不同,即使擁有最幹淨的電源,實際應用中的電壓讀數也會波動。


  去耦起到儲能器的作用,并以兩種方式穩定電壓。當電壓增加到額定值以上時,去耦電容器會吸收過多的電荷。同時,當電壓下降時,去耦電容器釋放電荷,以确保電源穩定。


  通常,至少需要兩個不同值的耦合電容器來穩定提供給組件VDD引腳的電壓。10 uF範圍内的電容器可充當較大的緩沖器,以平滑低頻波動。高頻電壓變化通過較小的電容器(通常約為100 nF)處理。


  有沒有想過如果在設計中跳過去耦電容會發生什麼?


  在沒有去耦電容的情況下,闆載微控制器将無法正常工作,因為電壓波動會将其發送到掉電模式,從而使其複位。任何嘗試獲得可靠的ADC轉換的嘗試都是徒勞,因為模拟電壓源幾乎無法穩定。如果要将未安裝去耦電容器的PCB發送到現場,則由于更大的電氣噪聲,将會遇到很多奇怪的問題。


  那麼,在PCB上随意放置幾個去耦電容器是否可以解決問題?


  去耦電容器的放置對于緩解電壓波動至關重要。如果沒有将電容器放置在正确的位置,那麼效果将是最小的。在某些情況下,去耦電容器的錯誤放置本身就是一個問題,因為它可能會吸收耦合到銅走線上的EMI。


  那麼去耦電容該如何放置呢?去耦電容位置的黃金法則是最小化組件的電壓引腳和電容之間的距離。這意味着需要将去耦電容盡可能靠近IC的引腳放置。如果要設計多層PCB,則應該将電容器放在組件焊盤下方。在單層設計中,電容器放置在靠近引腳的位置,并以短走線布線。


  綜上所述,需要一個10uF和一個100 nF的電容來穩定低頻和高頻波動。應将100 nF電容器放置在最靠近電壓引腳的位置,然後再放置10 uF電容器。對IC上的VDD引腳重複該過程。在某些情況下,空間不足會阻止每個引腳使用1個去耦電容器。在這種情況下,每個元件仍至少需要1個去耦電容器。


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