在大学课堂上电源旁路的概念很少被提到,有的话一般也只是一句话带过,但在实际电路设计中,在制作原理图和PCB时都会特别强调。可见电源旁路在现实中的重要性有多高。 什么是旁路? 旁路是电学中一个很常用而且重要的词汇,意思是:对一个含有交流和直流成分的信号,要让其中的直流成分从一个负载上流过,但不希望信号中的交流成分从负载流过,这时就要用一种电路达到这个目的。不让某种电流从主电路上流过,而从负载旁边流过,所以叫做旁路。 为什么我们要旁路? 旁路的原因是防止不同设备(或同一设备的不同功能模块)在共享同一路电源时高频噪声通过电源路径相互干扰。 那么我们该如何做好旁路?下面一张动态图做了很好的诠释。
从动态图上我们貌似能得到一些与旁路设计相关的结论,究竟有哪些重要因素影响着旁路效果呢? (1)旁路的环路面积过大。 当旁路环路面积过大时,高频噪声从电源正极通过电容到地所走的路径将增大,由于天线效应,过大的电环路将等效为环形天线将高频噪声往外辐射。 (1)接“地”参考平面太小。 “地”是零点电位或信号/噪声的回流路径,因此我们希望“地”的阻抗尽量的小,这样才能给信号和噪声提供一个顺畅的回流路径。将“地”面积做大是有效降低高频阻抗的有效手段。 (2)电容放置的位置过于远离芯片 电容靠近芯片放置能减少噪声路径,减少天线效应。 (3)电容自身寄生参数过大。 大家都知道电容是高通低阻,频越高越能通过电容。但理想的东西永远只存在于课本理论,实际电容器的电路模型是由等效电感(ESL)、电容和等效电阻(ESR)构成的串联网路,当频率高于此串联网络的谐振频率时,滤波效果将开始减弱。其中电感分量是由引线和电容结构所决定的,电阻是介质材料所固有的。因此在做电源旁路时尽量选择寄生参数小的电容(结构更优,引脚更短)。
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