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發(fā)布:2023-07-26 瀏覽量:960
數(shù)字電路要運(yùn)行穩(wěn)定可靠,電源一定要”干凈“,并且能量補(bǔ)充一定要及時(shí),也就是濾波去耦一定要好。什么是濾波去耦,簡(jiǎn)單的說(shuō)就是在芯片不需要電流的時(shí)候存儲(chǔ)能量,在需要電流的時(shí)候又能及時(shí)地補(bǔ)充能量。
先來(lái)看看電容,電容的作用簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是存儲(chǔ)電荷。我們都知道在電源中要加電容濾波,在每個(gè)芯片的電源腳放置一個(gè)0.1uF的電容去耦。但是,怎么有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(gè)道道就要了解電容的實(shí)際特性。理想的電容它只是一個(gè)電荷的存儲(chǔ)器,即C,而實(shí)際制造出來(lái)的電容卻不是那么簡(jiǎn)單。
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(méi)法消除。那這兩個(gè)東西對(duì)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(shí)際電容的復(fù)阻抗為:Z=ESR+jωL-1/jωC=ESR+j2πf L-1/j2πf C
可見(jiàn),當(dāng)頻率很低的時(shí)候是電容起作用,而頻率高到一定程度電感的作用就不可忽視了;再高的時(shí)候電感就起主導(dǎo)作用了,電容就失去濾波的作用了。所以記住,高頻的時(shí)候電容就不是單純的電容了。
而電容的等效串聯(lián)電感是由電容的制造工藝和材料決定的。實(shí)際的貼片陶瓷電容,ESL從零點(diǎn)幾nH到幾個(gè)nH不等,封裝越小ESL就越小。
電容的濾波曲線并不是平坦的,它像一個(gè)’V’,也就是說(shuō)有選頻特性。有時(shí)候我們希望它越平越好(前級(jí)的板級(jí)濾波),而有時(shí)候希望它越尖越好(濾波或陷波)。
影響這個(gè)特性的是電容的品質(zhì)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(jí)的板級(jí)濾波。也就是說(shuō),在DC/DC或者LDO的輸入級(jí),常常用較大容量的鉭電容來(lái)濾波。而在靠近芯片的地方放一些10uF和0.1uF的電容來(lái)去耦,陶瓷電容有很低的ESR。
下面簡(jiǎn)單對(duì)比列出供參考:
所以,以后不要見(jiàn)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。