电容退耦原理
大电容的电容通常具有较大的等效电感,因而其自谐振频率较小,所以比较适合用于滤除低频干扰噪声;小电容的电容通常等效电感也较小,因此自谐振频率较大,所以适合用于滤除高频干扰噪声。推导过程如下:
电容可以等效成一个电容,一个电感,一个电阻的串联:
实际阻抗为:
谐振频率为:
当频率大于f0时,实际电容呈现出容性阻抗,当频率小于f0时,实际电容呈现出感性阻抗。
采用电容退耦是解决噪声问题的主要方法。这种方法对提高瞬态电流的响应速度,降低电源分配系统的阻抗都非常有效。 对于电容退耦,很多资料中都有涉及,但是阐述的角度不同。有些是从局部电荷存储(即 储能)的角度来说明,有些是从电源分配系统的阻抗的角度来说明。其实,这两种提法,本质上是相同的,只不过看待问题的视角不同而已。 去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10片左右集成电路要加一片充放电电容,或1个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。
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