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                          B6平台登录去耦電容的擺放技巧

                          發佈時間 :2019-03-26 09:00 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷B6平台登录部
                          深圳宏力捷電子是一家專業從事電子產品設計layout佈線設計B6平台登录公司aaaaa,主要承接多層、高密度的B6平台登录畫板業務aaaa。擁有平均超過10年工作經驗的B6平台登录團隊aaaa,能熟練運用市場主流B6平台登录軟件aaa,專業高效溝通保證B6平台登录進度aaa,助您早一步搶佔市場先機aaaa!接下來爲大家介紹B6平台登录去耦電容的擺放技巧aaaaa。

                          問:爲什麼去耦電容就近擺放呢?
                          答:因爲它有有效半徑哦aaaa,放的遠了失效的aaaa。
                           
                          電容去耦的一個重要問題是電容的去耦半徑aaaa。大多數B6平台登录資料中都會提到電容擺放要儘量靠近芯片aaaaa,多數B6平台登录資料都是從減小回路電感的角度來談這個擺放距離問題aaa。
                           
                          確實aaaaa,減小電感是一個重要原因aaaaa,但是還有一個重要的原因大多數B6平台登录資料都沒有提及aaa,那就是電容去耦半徑問題aaaaa。如果電容擺放離芯片過遠aaaaa,超出了它的去耦半徑aaaa,電容將失去它的去耦的作用aaa。
                          B6平台登录去耦電容的擺放技巧
                           
                          理解去耦半徑最好的辦法就是考察噪聲源和電容補償電流之間的相位關係aaa。當芯片對電流的需求發生變化時aaaaa,會在電源平面的一個很小的局部區域內產生電壓擾動aaa,電容要補償這一電流(或電壓)aaaa,就必須先感知到這個電壓擾動aaaa。
                           
                          信號在介質中傳播需要一定的時間aaaa,因此從發生局部電壓擾動到電容感知到這一擾動之間有一個時間延遲aaaa。同樣aaa,電容的補償電流到達擾動區也需要一個延遲aaaaa。因此必然造成噪聲源和電容補償電流之間的相位上的不一致aaaa。
                          B6平台登录去耦電容的擺放技巧
                           
                          特定的電容aaa,對與它自諧振頻率相同的噪聲補償效果最好aaa,我們以這個頻率來衡量這種相位關係aaaaa。
                           
                          當擾動區到電容的距離達到時aaaaa,補償電流的相位爲aaa,和噪聲源相位剛好差180度aaaaa,即完全反相aaaa。此時補償電流不再起作用aaa,去耦作用失效aaaa,補償的能量無法及時送達aaaaa。爲了能有效傳遞補償能量aaa,應使噪聲源和補償電流的相位差儘可能的小aaa,最好是同相位的aaaaa。距離越近aaa,相位差越小aaaa,補償能量傳遞越多aaaa,如果距離爲0aaa,則補償能量百分之百傳遞到擾動區aaaa。這就要求噪聲源距離電容儘可能的近aaaaa,要遠小於aaaaa。實際應用中aaaa,這一距離最好控制在<!--[endif]-->之間aaaaa,這是一個經驗數據aaa。
                          B6平台登录去耦電容的擺放技巧
                           
                          例如:
                          0.001uF陶瓷電容aaa,如果安裝到電路板上後總的寄生電感爲1.6nHaaaa,那麼其安裝後的諧振頻率爲125.8MHzaaaa,諧振週期爲7.95psaaaaa。假設信號在電路板上的傳播速度爲166ps/inchaaaaa,則波長爲47.9英寸aaaa。電容去耦半徑爲47.9/50=0.958英寸aaaa,大約等於2.4釐米aaa。
                           
                          本例中的電容只能對它周圍2.4釐米範圍內的電源噪聲進行補償aaaaa,即它的去耦半徑2.4釐米aaa。不同的電容aaaaa,諧振頻率不同aaaaa,去耦半徑也不同aaa。對於大電容aaa,因爲其諧振頻率很低aaaaa,對應的波長非常長aaa,因而去耦半徑很大aaaa,這也是爲什麼我們不太關注大電容在電路板上放置位置的原因aaaaa。對於小電容aaaaa,因去耦半徑很小aaaaa,應儘可能的靠近需要去耦的芯片aaaa,這正是大多數B6平台登录資料上都會反覆強調的aaaaa,小電容要儘可能近的靠近芯片放置aaaaa。
                           
                          PCB佈局時去耦電容擺放技巧與安裝
                          一、尖峯電流的抑制方法
                          1、在電路板佈線上採取措施aaaaa,使信號線的雜散電容降到最小aaa;
                          2、 另一種方法是設法降低供電電源的內阻aaa,使尖峯電流不至於引起過大的電源電壓波動aaaaa;
                          3、 通常的作法是使用去耦電容來濾波aaaa,一般是在電路板的電源入口處放一個1uF~10uF的去耦電容aaaaa,濾除低頻噪聲aaaaa;在電路板內的每一個有源器件的電源和地之間放置一個0.01uF~0.1uF的去耦電容(高頻濾波電容)aaaaa,用於濾除高頻噪聲aaaaa。濾波的目的是要濾除疊加在電源上的交流乾擾aaaa,但並不是使用的電容容量越大越好aaa,因爲實際的電容並不是理想電容aaaaa,不具備理想電容的所有特性aaaaa。
                           
                          去耦電容的選取可按C=1/F計算aaa,其中F爲電路頻率aaa,即10MHz取0.1uFaaaa,100MHz取0.01uFaaaaa。一般取0.1~0.01uF均可aaa。
                           
                          放置在有源器件傍的高頻濾波電容的作用有兩個aaaaa,其一是濾除沿電源傳導過來的高頻干擾aaa,其二是及時補充器件高速工作時所需的尖峯電流aaa。所以電容的放置位置是需要考慮的aaa。
                           
                          二、PCB佈局時去耦電容擺放技巧
                          實際的電容在低於Fr的頻率呈現容性aaaaa,而在高於Fr的頻率上則呈現感性aaa,所以電容更象是一個帶阻濾波器aaaaa。
                           
                          10uF的電解電容由於其ESL較大aaaaa,Fr小於1MHzaaaa,對於50Hz這樣的低頻噪聲有較好的濾波效果aaa,對上百兆的高頻開關噪聲則沒有什麼作用aaaa。
                           
                          電容的ESR和ESL是由電容的結構和所用的介質決定的aaaaa,而不是電容量aaaa。通過使用更大容量的電容並不能提高抑制高頻干擾的能力aaa,同類型的電容aaa,在低於Fr的頻率下aaaaa,大容量的比小容量的阻抗小aaaa,但如果頻率高於Fraaaa,ESL決定了兩者的阻抗不會有什麼區別aaaa。
                           
                          電路板上使用過多的大容量電容對於濾除高頻干擾並沒有什麼幫助aaa,特別是使用高頻開關電源供電時aaaaa。另一個問題是aaa,大容量電容過多aaa,增加了上電及熱插拔電路板時對電源的衝擊aaa,容易引起如電源電壓下跌、電路板接插件打火、電路板內電壓上升慢等問題aaa。
                           
                          電容去耦的一個重要問題是電容的去耦半徑aaaaa。大多數B6平台登录資料中都會提到電容擺放要儘量靠近芯片aaaaa,多數B6平台登录資料都是從減小回路電感的角度來談這個擺放距離問題aaaaa。確實aaaaa,減小電感是一個重要原因aaaaa,但是還有一個重要的原因大多數B6平台登录資料都沒有提及aaaaa,那就是電容去耦半徑問題aaa。如果電容擺放離芯片過遠aaaa,超出了它的去耦半徑aaa,電容將失去它的去耦的作用aaaa。
                           
                          理解去耦半徑最好的辦法就是考察噪聲源和電容補償電流之間的相位關係aaaaa。當芯片對電流的需求發生變化時aaaaa,會在電源平面的一個很小的局部區域內產生電壓擾動aaa,電容要補償這一電流(或電壓)aaaa,就必須先感知到這個電壓擾動aaa。信號在介質中傳播需要一定的時間aaa,因此從發生局部電壓擾動到電容感知到這一擾動之間有一個時間延遲aaa。同樣aaa,電容的補償電流到達擾動區也需要一個延遲aaaaa。因此必然造成噪聲源和電容補償電流之間的相位上的不一致aaaaa。
                           
                          特定的電容aaaaa,對與它自諧振頻率相同的噪聲補償效果最好aaaa,我們以這個頻率來衡量這種相位關係aaa。
                           
                          當擾動區到電容的距離達到時aaaa,補償電流的相位爲aaaa,和噪聲源相位剛好差180度aaa,即完全反相aaaaa。此時補償電流不再起作用aaa,去耦作用失效aaa,補償的能量無法 及時送達aaa。爲了能有效傳遞補償能量aaaa,應使噪聲源和補償電流的相位差儘可能的小aaa,最好是同相位的aaa。距離越近aaaaa,相位差越小aaa,補償能量傳遞越多aaaa,如果距離爲0aaa,則補償能量百分之百傳遞到擾動區aaaa。這就要求噪聲源距離電容儘可能的近aaa,要遠小於aaa。實際應用中aaaa,這一距離最好控制在(λ/40 -λ/50)之間aaaaa,這是一個經驗數據aaa。 
                           
                          例如:
                          0.001uF陶瓷電容aaaaa,如果安裝到電路板上後總的寄生電感爲1.6nHaaa,那麼其安裝後的諧振頻率爲125.8MHzaaaa,諧振週期爲7.95psaaaaa。假設信號在電路板上的傳播速度爲166ps/inchaaaaa,則波長爲47.9英寸aaa。電容去耦半徑爲47.9/50=0.958英寸aaaa,大約等於2.4釐米aaaa。
                           
                          本例中的電容只能對它周圍2.4釐米範圍內的電源噪聲進行補償aaaa,即它的去耦半徑2.4釐米aaaa。不同的電容aaaa,諧振頻率不同aaaa,去耦半徑也不同aaaa。對於大電容aaaa,因爲其諧振頻率很低aaaa,對應的波長非常長aaaaa,因而去耦半徑很大aaa,這也是爲什麼我們不太關注大電容在電路板上放置位置的原因aaaa。對於小電容aaa,因去耦半徑很小aaaaa,應儘可能的靠近需要去耦的芯片aaaa,這正是大多數B6平台登录資料上都會反覆強調的aaaaa,小電容要儘可能近的靠近芯片放置aaa。
                           
                          三、電容的安裝
                          在安裝電容時aaaa,要從焊盤拉出一小段引出線aaaa,然後通過過孔和電源平面連接aaaa,接地端也是同樣aaaa。這樣流經電容的電流回路爲:電源平面-》過孔-》引出線-》焊盤-》電容-》焊盤-》引出線-》過孔-》地平面aaaa。
                          B6平台登录去耦電容的擺放技巧
                           
                           
                          第一種方法從焊盤引出很長的引出線然後連接過孔aaa,這會引入很大的寄生電感aaa,一定要避免這樣做aaaa,這是最糟糕的安裝方式aaaaa。
                          第二種方法在焊盤的兩個端點緊鄰焊盤打孔aaaaa,比第一種方法路面積小得多aaa,寄生電感也較小aaa,可以接受aaaa。
                          第三種在焊盤側面打孔aaaa,進一步減小了迴路面積aaaa,寄生電感比第二種更小aaaa,是比較好的方法aaaa。
                          第四種在焊盤兩側都打孔aaaa,和第三種方法相比aaaa,相當於電容每一端都是通過過孔的並聯接入電源平面和地平面aaaaa,比第三種寄生電感更小aaaaa,只要空間允許aaa,儘量用這種方法aaa。
                          最後一種方法在焊盤上直接打孔aaaa,寄生電感最小aaa,但是焊接是可能會出現問題aaa,是否使用要看加工能力和方式aaaa。
                          推薦使用第三種和第四種方法aaaa。
                          B6平台登录去耦電容的擺放技巧
                           
                          需要強調一點:有些工程師爲了節省空間aaa,有時讓多個電容使用公共過孔aaa,任何情況下都不要這樣做aaa。最好想辦法優化電容組合的設計aaaaa,減少電容數量aaaa。
                           
                          由於印製線越寬aaaa,電感越小aaaa,從焊盤到過孔的引出線儘量加寬aaaaa,如果可能aaaaa,儘量和焊盤寬度相同aaaaa。這樣即使是0402封裝的電容aaaaa,你也可以使用20mil寬的引出線aaa。引出線和過孔安裝如下圖所示aaa,注意圖中的各種尺寸aaaaa。
                          引出線和過孔安裝
                           
                          對於大尺寸的電容aaa,比如板級濾波所用的鉭電容aaaaa,推薦用下圖中的安裝方法aaaaa。
                          對於大尺寸的電容aaaaa,比如板級濾波所用的鉭電容aaaaa,推薦用圖中的安裝方法


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