资深工程师谈高速数字系统的滤波电容【亚博电子游戏平台】

作者:亚博游戏官网网址发布时间:2022-06-05 01:08

本文摘要:我们在电源滤波电路上可以看见各种各样的电容,100uF,10uF,100nF,10nF有所不同的容值,那么这些参数是如何确认的? 数字电路要运营平稳可信,电源一定要整洁,并且能量补足一定要及时,也就是滤波去耦一定要好。什么是滤波去耦,非常简单的说道就是在芯片不必须电流的时候存储能量,在你必须电流的时候我又能及时的补足能量。不要跟我说道这个职责不是DCDC、LDO的吗,对,在低频的时候它们可以搞定,但高速的数字系统就不一样了。

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我们在电源滤波电路上可以看见各种各样的电容,100uF,10uF,100nF,10nF有所不同的容值,那么这些参数是如何确认的?  数字电路要运营平稳可信,电源一定要整洁,并且能量补足一定要及时,也就是滤波去耦一定要好。什么是滤波去耦,非常简单的说道就是在芯片不必须电流的时候存储能量,在你必须电流的时候我又能及时的补足能量。不要跟我说道这个职责不是DCDC、LDO的吗,对,在低频的时候它们可以搞定,但高速的数字系统就不一样了。  再行来想到电容,电容的起到非常简单的说道就是存储电荷。

我们都告诉在电源中要特电容滤波,在每个芯片的电源脚摆放一个0.1uF的电容去耦。等等,怎么我看见要些板子芯片的电源脚旁边的电容是0.1uF的或者0.01uF的,有什么讲究吗。要搞懂这个道道就要理解电容的实际特性。

理想的电容它只是一个电荷的存储器,即C。而实际生产出来的电容却不是那么非常简单,分析电源完整性的时候我们常用的电容模型如下图右图。    图中ESR是电容的串联等效电阻,ESL是电容的串联等效电感,C才是确实的理想电容。

ESR和ESL是由电容的生产工艺和材料要求的,不了避免。那这两个东西对电路有什么影响。ESR影响电源的纹波,ESL影响电容的滤波频率特性。

  我们告诉电容的容抗Zc=1/C,电感的感抗Zl=L,(=2f),实际电容的复阻抗为Z=ESR+jL-1/jC=ESR+j2fL-1/j2fC。可见当频率很低的时候是电容起起到,而频率低到一定的时候电感的起到就不可忽视了,再行低的时候电感就起主导作用了。

电容就丧失滤波的起到了。所以忘记,高频的时候电容就不是全然的电容了。

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实际电容的滤波曲线如下图右图。    上面说道了电容的等效串联电感是电容的生产工艺和材料要求的,实际的贴片陶瓷电容的ESL从零点几nH到几个nH,PCB就越小ESL就就越小。  从上面电容的滤波曲线上我们还显现出并不是平缓的,它像一个V,也就是说有选频特性,在时候我们期望它是就越龙州好(前级的板级滤波),而有时候期望它越越尖越好(滤波或陷波)。影响这个特性的是电容的品质因素Q,Q=1/CESR,ESR越大,Q就就越小,曲线就就越平缓,反之ESR就越小,Q就越大,曲线就就越钝。

一般来说钽电容和铝电解有较为小的ESL,而ESR大,所以钽电容和铝电解具备很长的有效地频率范围,非常适合前级的板级滤波。也就是在DCDC或者LDO的输出级经常用较小容量的钽电容来滤波。

而在附近芯片的地方敲一些10uF和0.1uF的电容远方耦,陶瓷电容有很低的ESR。  说道了那么多,那究竟我们在附近芯片的管脚处摆放0.1uF还是0.01uF,下面列出来给大家参照。

    所以,以后不要看到什么都敲0.1uF的电容,有些高速系统中这些0.1uF的电容显然就起没法起到。


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