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一文懂PCB去耦电容如何正确放置?

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一文懂PCB去耦电容如何正确放置?

2021-04-27

什么是去耦电容?


从最严格的意义上讲,没有一个特定的组件被定义为去耦电容器。相反,术语去耦电容器是指电子电路中电容器的功能。去耦电容器是用于稳定电源平面上电压的电容器。


在涉及半导体IC的任何设计中,去耦电容器是必需品。这是因为提供给组件的电压远远不够理想。与理论上描述的完美水平线不同,即使拥有最干净的电源,实际应用中的电压读数也会波动。


去耦起到储能器的作用,并以两种方式稳定电压。当电压增加到额定值以上时,去耦电容器会吸收过多的电荷。同时,当电压下降时,去耦电容器释放电荷,以确保电源稳定。


通常,至少需要两个不同值的耦合电容器来稳定提供给组件VDD引脚的电压。10 uF范围内的电容器可充当较大的缓冲器,以平滑低频波动。高频电压变化通过较小的电容器(通常约为100 nF)处理。

去耦电容器.jpg

为什么需要去耦电容


有没有想过如果在设计中跳过去耦电容会发生什么?

在没有去耦电容的情况下,板载微控制器将无法正常工作,因为电压波动会将其发送到掉电模式,从而使其复位。任何尝试获得可靠的ADC转换的尝试都是徒劳,因为模拟电压源几乎无法稳定。如果要将未安装去耦电容器的PCB发送到现场,则由于更大的电气噪声,将会遇到很多奇怪的问题。


那么,在PCB上随意放置几个去耦电容器是否可以解决问题?


去耦电容器的放置对于缓解电压波动至关重要。如果没有将电容器放置在正确的位置,那么效果将是最小的。在某些情况下,去耦电容器的错误放置本身就是一个问题,因为它可能会吸收耦合到铜走线上的EMI。


去耦电容器应该如何正确放置


去耦电容位置的黄金法则是最小化组件的电压引脚和电容之间的距离。这意味着需要将去耦电容尽可能靠近IC的引脚放置。如果要设计多层PCB,则应该将电容器放在组件焊盘下方。在单层设计中,电容器放置在靠近引脚的位置,并以短走线布线。


综上所述,需要一个10uF和一个100 nF的电容来稳定低频和高频波动。应将100 nF电容器放置在最靠近电压引脚的位置,然后再放置10 uF电容器。对IC上的VDD引脚重复该过程。在某些情况下,空间不足会阻止每个引脚使用1个去耦电容器。在这种情况下,每个元件仍至少需要1个去耦电容器。




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