去耦電容器
編輯去耦電容器是用于將電氣網絡(電路)的一部分與另一部分去耦的電容器。由其他電路元件引起的噪聲通過電容器分流,降低了它對電路其余部分的影響。對于更高的頻率,另一個名稱是旁路電容器,因為它用于繞過電源或電路的其他高阻抗組件。
討論
編輯電子系統的有源器件(例如晶體管、IC、真空管)通過具有有限電阻和電感的導體連接到它們的電源。如果有源設備消耗的電流發生變化,則從電源到設備的電壓降也會由于這些阻抗而發生變化。如果多個有源器件共享一條通向電源的公共路徑,則一個元件汲取的電流的變化可能會產生足夠大的電壓變化,從而影響其他器件的運行——例如電壓尖峰或接地反彈——因此一個元件的狀態變化設備通過電源的公共阻抗耦合到其他設備。去耦電容為瞬態電流提供旁路路徑,而不是流經公共阻抗。去耦電容器用作設備的本地能量存儲。電容器放置在電源線和要提供電流的電路的地之間。當電容C足夠大時,會提供足夠的電流來維持可接受的電壓降范圍。電容器存儲少量能量,可以補償電容器電源導體中的電壓降。為了減少不需要的寄生有效串聯電感,通常將小型和大型電容器并聯放置,與單個集成電路相鄰(請參閱去耦電容器§放置)。在數字電路中,去耦電容器還有助于防止由于電源電流快速變化而從相對較長的電路跡線中輻射出電磁干擾。在高功率放大器級與低電平前置放大器耦合到它的情況下,單獨的去耦電容器可能是不夠的。必須注意電路導體的布局,以使某一級的大電流不會產生影響其他級的電源電壓降。這可能需要重新布線印刷電路板走線以隔離電路,或使用接地層來提高電源的穩定性。
解耦
編輯旁路電容器通常用于將子電路與電源或其他線路上的交流信號或電壓尖峰去耦。旁路電容器可以將來自這些信號或瞬變的能量通過要去耦的子電路分流到返回路徑。對于電源線,將使用從電源電壓線到電源回路(中性線)的旁路電容器。高頻和瞬態電流可以通過電容器流向電路接地,而不是流向去耦電路的較硬路徑,但直流不能通過電容器并繼續流向去耦電路。另一種去耦是阻止電路的一部分受到電路另一部分中發生的切換的影響。子電路A中的切換可能會導致電源或其他電氣線路的波動,但您不希望與該切換無關的子電路B受到影響。去耦電容器可以將子電路A和B去耦,這樣B就不會看到開關的任何影響。
開關子電路
編輯在子電路中,開關會改變從源極汲取的負載電流。典型的電源線具有固有電感,這會導致對電流變化的響應較慢。只要開關事件發生,電源電壓就會在這些寄生電感上下降。如果兩個負載之間的電感與負載和電源輸出之間的電感相比要低得多,那么其他負載也會看到這種瞬態電壓降。為了使其他子電路免受突然電流需求的影響,可以在其電源電壓線上與子電路并聯一個去耦電容器。當子電路中發生切換時,電容器提供瞬態電流。理想情況下,當電容器電量耗盡時,開關事件已經完成,因此負載可以在正常電壓下從電源汲取全部電流,并且電容器可以再充電。降低開關噪聲的最佳方法是將PCB設計為一個巨大的電容器,將電源層和接地層夾在介電材料之間。有時使用電容器的并聯組合來改善響應。這是因為實際電容器具有寄生電感,這會導致阻抗在較高頻率下與理想電容器的阻抗有所偏差。
瞬態負載去耦
編輯當存在快速切換的大負載時,需要如上所述的瞬態負載去耦。如果開關發生得非常快,每個(去耦)電容器中的寄生電感可能會限制合適的容量并影響合適的類型。邏輯電路往往會突然切換(理想的邏輯電路會瞬間從低壓切換到高壓,沒有可觀察到的中間電壓)。因此,邏輯電路板通常在每個邏輯IC附近都有一個去耦電容器,每個邏輯IC從每個電源連接到附近的地線。這些電容器在電源電壓驟降方面將每個IC與所有其他IC分離。這些電容器通常放置在每個電源以及每個模擬組件上,以確保電源盡可能穩定。否則,電源抑制比(PSRR)較差的模擬組件會將電源波動復制到其輸出上。在這些應用中,去耦電容器通常被稱為旁路電容器,以表明它們為高頻信號提供備用路徑,否則會導致正常穩定的電源電壓發生變化。那些需要快速注入電流的組件可以通過從附近的電容器接收電流來繞過電源。因此,較慢的電源連接用于為這些電容器充電,而電容器實際上提供了大量的高可用性電流。
放置
編輯瞬態負載去耦電容盡可能靠近需要去耦信號的器件放置。這xxx限度地減少了去耦電容器和器件之間的線路電感和串聯電阻。電容器和器件之間的導體越長,存在的電感就越大。由于電容器的高頻特性不同,理想的去耦包括使用電容器的組合。例如,在邏輯電路中,常見的布置是每個邏輯IC約100nF陶瓷(復雜IC需要多個),再加上每個電路板或電路板部分高達幾百μF的電解或鉭電容器。
示例用途
編輯這些照片顯示了帶有通孔電容器的舊印刷電路板,而現代電路板通常具有微小的表面貼裝電容器。
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