用10uF贴片陶瓷电容给芯片去耦时，还有必要并联0.1uF电容...

只看该作者 · 2019-4-19 13:10

最近画电路的时候想到了这个问题。

因为以前学习到的知识是：10uF之类的大电容一般都是电解电容，ESR较大，需要并联ESR小的小容值陶瓷电容才能兼顾高频和低频段的去耦。

但是近些年随着技术的进步，10uF、22uF 这样的大容值，贴片陶瓷电容也可以做到0603、0805、1206这样的小封装了——大电容直接就可以用陶瓷电容了，芯片去耦已经不再需要电解电容了。

那么问题就来了：陶瓷电容的ESR要比电解电容小得多，用10uF的大陶瓷电容给芯片去耦的时候还需要像以前那样并联一个0.1uF之类的小陶瓷电容吗？

4万 · 2019-4-19 13:17

对于多数芯片仍然需要，这里的关键是ESL而非ESR，需要考察ESR参数的则主要是滤波电容。

只看该作者 · 2019-4-19 13:25

chunyang 发表于 2019-4-19 13:17
对于多数芯片仍然需要，这里的关键是ESL而非ESR，需要考察ESR参数的则主要是滤波电容。 ...

有道理！

其实问题的背景主要是一些高性能的LDO芯片——信号芯片电源管脚就近放一个小电容这个我没异议的——我看LDO芯片手册上的参考电路，输入输出只接了一个4.7uF，没并小电容，我担心这样会不会有点影响芯片的表现，比如高PSRR、低噪声这类性能。这种高性能LDO的输入输出管脚，有没有必要也就近并个小电容？

1万 · 2019-4-19 13:30

MLCC电容的ESR、ESL（ESR小于30mR，ESL=0.3nH）都很小可以不用再并联0.1uF电容。

只看该作者 · 2019-4-19 13:32

xmar 发表于 2019-4-19 13:30
MLCC电容的ESR、ESL（ESR小于30mR，ESL=0.3nH）都很小可以不用再并联0.1uF电容。

嗯，我的感觉是这样，但是拿不准…

1万 · 2019-4-19 13:38

但大容量的MLCC电容（比如10uF）温度稳定性不好（可达200%），远差于钽电容。对温度稳定性有要求的，还是用钽电容加0.1uF的MLCC电容。

只看该作者 · 2019-4-19 13:55

xmar 发表于 2019-4-19 13:38
但大容量的MLCC电容（比如10uF）温度稳定性不好（可达200%），远差于钽电容。对温度稳定性有要求的，还是用 ...

原来如此！谢谢！

4万 · 2019-4-19 13:56

红色钢铁发表于 2019-4-19 13:25
有道理！

其实问题的背景主要是一些高性能的LDO芯片——信号芯片电源管脚就近放一个小电容这个我没异议的 ...

LDO不需要，其本身不会产生需要低ESL电容去耦的噪声，但通常的数字电路则会，故而需要。

只看该作者 · 2019-4-19 14:03

chunyang 发表于 2019-4-19 13:56
LDO不需要，其本身不会产生需要低ESL电容去耦的噪声，但通常的数字电路则会，故而需要。 ...

哦哦。

只看该作者 · 2019-4-19 16:55

要不要可以看看LDO的参考设计。

只看该作者 · 2019-4-19 17:12

理论上，一个完美的电容，自身不会产生任何能量损失，但是实际上，因为制造电容的材料有电阻，电容的绝缘介质有损耗，各种原因导致电容变得不“完美”。这个损耗在外部，表现为就像一个电阻跟电容串联在一起，所以就起了个名字叫做“等效串联电阻”。
比如，我们认为电容上面电压不能突变，当突然对电容施加一个电流，电容因为自身充电，电压会从0开始上升。但是有了ESR，电阻自身会产生一个压降，这就导致了电容器两端的电压会产生突变。无疑的，这会降低电容的滤波效果，所以很多高质量功放电源一类的，都使用低ESR的电容器。
类似的还有一个参数叫ESL：等效串连电感。
0.1UF的电容相比而言，ESR和ESL都要小很多。

1万 · 2019-4-20 19:52

本帖最后由 xch 于 2019-4-20 20:01 编辑

并联COG电容可以大大减少ESR。另外10uF瓷介电容ESR比100nF瓷介可能要大一些（主要是尺寸问题）。再另外，分布在传输线上的电容滤波性能比单独一个要好不少。
至于是否值得，看经济条件。这不属于技术范畴。

只看该作者 · 2019-4-20 20:21

不需要，现在设计数字芯片时一般在硅片上做了电容，有的做到了uf级别，只需要外部少量MLCC电容和几个大容量电解电容或钽电容，不需要0.1uf

1万 · 2019-4-20 22:46

竟然热帖里面有正经帖子，10uF并联0.1uF是最好的组合了。小电流的1uF并联0.1uF的也经常见，高频芯片并联1000pF的也有。

2万 · 2019-4-22 12:01

一般而言，10uf就不能称之为去耦电容，而更多是作为稳定电压使用(起蓄水池作用)，一般104这样的小电容才称为退耦电容，去耦或退耦电容一般针对CMOS数字逻辑电路而言，去或者退的CMOS电路动作时传导出来的高频分量部分(CMOS一般都要求比较陡峭的上升沿或者下降沿，这会形成高频谐波分量)，将这些高频谐波分量在进入其他电路之前加了一个‘泄洪阀’，通过这个泄洪阀防止高频分量部分干扰其他电路的正常工作。

所以去耦电容和稳压电容形象上就是泄洪阀和蓄水池作用的分别。

用10uF贴片陶瓷电容给芯片去耦时，还有必要并联0.1uF电容...

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