芯片@@IC附近为啥要放@@0.1uF的@@电容@@?看完终于懂了@@~

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我们在@@电源滤波电路上可以看到各种各样的@@电容@@@@,100uF、10uF、100nF、10nF不同的@@容值@@@@,那么这些参数是如何确定的@@@@?

数字电路要运行稳定可靠@@,电源一@@定要@@”干净@@“,并且能量补充一@@定要及时@@,也就是滤波去耦一@@定要好@@。什么是滤波去耦@@,简单的@@说就是在@@芯片@@不需要电流的@@时候存储能量@@,在@@需要电流的@@时候又能及时地补充能量@@。有读者看到这里会说@@,这个职责不是@@DC/DC、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@@。

先来看看电容@@,电容的@@作用简单来说就是存储电荷@@。我们都知道在@@电源中@@要加电容滤波@@,在@@每个芯片@@的@@电源脚放置一@@个@@0.1uF的@@电容@@去耦@@。但是@@,怎么有些板子芯片@@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了解电容的@@实际特性@@@@。理想的@@电容@@它只是一@@个电荷的@@存储器@@,即@@C,而@@实际制造出来的@@电容@@却不是那么简单@@。分析电源完整性的@@时候我们常用的@@电容@@模型如图@@@@1所示@@。

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图@@1中@@,ESR是电容的@@串联等效电阻@@,ESL是电容的@@串联等效电感@@,C才是真正的@@理想电容@@。ESR和@@ESL是由电容的@@制造工艺和@@材料决定的@@@@,没法消除@@。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@@@@。

我们知道@@:

电容的@@容抗@@

Zc=1/ωC

电感的@@感抗@@

Zl=ωL,ω=2πf

实际电容的@@复阻抗为@@:

Z=ESR+jωL-1/jωC
=ESR+j2πf L-1/j2πf C

可见@@,当频率很低的@@时候是电容起作用@@,而@@频率高到一@@定程度电感的@@作用就不可忽视了@@;再高的@@时候电感就起主导作用了@@,电容就失去滤波的@@作用了@@。所以@@记住@@,高频的@@时候电容就不是单纯的@@电容@@了@@。实际电容的@@滤波曲线如图@@@@2所示@@。

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图@@2

上面说了@@,电容的@@等效串联电感是由电容的@@制造工艺和@@材料决定的@@@@@@。实际的@@贴片陶瓷电容@@,ESL从零点几@@nH到几个@@nH不等@@,封装越小@@@@ESL就越小@@@@。

从图@@@@2中@@看出@@,电容的@@滤波曲线并不是平坦的@@@@,它像一@@个@@’V’,也就是说@@有选频特性@@@@。有时候我们希望它越平越好@@(前级的@@板级滤波@@),而@@有时候希望它越尖越好@@(滤波或陷波@@)。

影响这个特性@@的@@是电容的@@品质因素@@Q:

Q=1/ωCESR

ESR越大@@@@,Q就越小@@@@,曲线就越平坦@@;反之@@ESR越小@@,Q就越大@@@@@@,曲线就越尖@@。

通常钽电容和@@铝电解有比较小的@@@@ESL,而@@ESR大@@,所以@@钽电容和@@铝电解具有很宽的@@有效频率范围@@,非常适合前级的@@板级滤波@@@@。也就是说@@,在@@DC/DC或者@@LDO的@@输入级@@,常常用较大@@容量@@的@@钽电容来滤波@@。而@@在@@靠近芯片@@的@@地方放一@@些@@10uF和@@0.1uF的@@电容@@来去耦@@,陶瓷电容有很低的@@@@ESR。

说了那么多@@,那到底在@@靠近芯片@@的@@管脚处放置@@0.1uF还是@@0.01uF?下面列出来给大@@家参考@@。

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所以@@,以后不要见到什么都放@@0.1uF的@@电容@@,有些高速系统中@@这些@@0.1uF的@@电容@@根本就起不了作用@@。

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