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电源完整性设计—怎样合理选择电容组合

2011年11月29日 10:55 次阅读
    前面我们提到过,瞬态电流的变化相当于阶跃信号,具有很宽的频谱。因而,要对这一电流需求补偿,就必须在很宽的频率范围内提供足够低的电源阻抗。但是,不同电容的有效频率范围不同,这和电容的谐振频率有关(严格来说应该是安装后的谐振频率),有效频率范围(电容能提供足够低阻抗的频率范围)是谐振点附近一小段频率。因此要在很宽的频率范围内提供足够低的电源阻抗,就需要很多不同电容的组合。   你可能会说,只用一个容值,只要并联电容数量足够多,也能达到同样低的阻抗。的确如此,但是在实际应用中你可以算一下,多数时候,所需要的电容数量很大。真要这样做的话,可能你的电路板上密密麻麻的全是电容。既不专业,也没必要。   选择电容组合,要考虑的问题很多,比如选什么封装、什么材质、多大的容值、容值的间隔多大、主时钟频率及其各次谐波频率是多少、信号上升时间等等,这需要根据具体的设计来专门设计。   通常,用钽电容或电解电容来进行板级低频段去耦。电容量的计算方法前面讲过了,需要提醒一点的是,最好用几个或多个电容并联以减小等效串联电感。这两种电容的Q值很低,频率选择性不强,非常适合板级滤波。   高频小电容的选择有些麻烦,需要分频段计算。可以把需要去耦的频率范围分成几段,每一段单独计算,用多个相同容值电容并联达到阻抗要求,不同频段选择的不同的电容值。但这种方法中,频率段的划分要根据计算的结果不断调整。   一般划分3到4个频段就可以了,这样需要3到4个容值等级。实际上,选择的容值等级越多,阻抗特性越平坦,但是没必要用非常多的容值等级,阻抗的平坦当然好,但是我们的最终目标是总阻抗小于目标阻抗,只要能满足这个要求就行。   在某个等级中到底选择那个容值,还要看系统时钟频率。前面讲过,电容的并联存在反谐振,设计时要注意,尽量不要让时钟频率的各次谐波落在反谐振频率附近。比如在零点几微法等级上选择0.47、0.22、0.1还是其他值,要计算以下安装后的谐振频率再来定。   还有一点要注意,容值的等级不要超过10倍。比如你可以选类似0.1、0.01 、0.001这样的组合。因为这样可以有效控制反谐振点阻抗的幅度,间隔太大,会使反谐振点阻抗很大。当然这不是绝对的,最好用软件看一下,最终目标是反谐振点阻抗能满足要求。   高频小电容的选择,要想得到最优组合,是一个反复迭代寻找最优解的过程。最好的办法就是先粗略计算一下大致的组合,然后用电源完整性仿真软件做仿真,再做局部调整,能满足目标阻抗要求即可,这样直观方便,而且控制反谐振点比较容易。而且可以把电源平面的电容也加进来,联合设计。   图是一个电容组合的例子。这个组合中使用的电容为:2个680uF钽电容,7个2.2uF陶瓷电容(0805封装),13个0.22uF陶瓷电容(0603封装),26个0.022uF陶瓷电容(0402封装)。图中,上部平坦的曲线是680uF电容的阻抗曲线,其他三个容值的曲线为图中的三个V字型曲线,从左到右一次为2.2uF、0.22uF、0.022uF。总的阻抗曲线为图中底部的粗包络线。   这个组合实现了在500kHz到150MHz范围内保持电源阻抗在33毫欧以下。到500MHz频率点处,阻抗上升到110毫欧。从图中可见,反谐振点的阻抗控制得很低。   小电容的介质一般常规设计中都选则陶瓷电容。NP0介质电容的ESR要低得多,对于有更严格阻抗控制的局部可以使用,但是注意这种电容的Q值很高,可能引起严重的高频振铃,使用时要注意。   封装的选择,只要加工能力允许,当然越小越好,这样可以得到更低的ESL,也可以留出更多的布线空间。但不同封装,电容谐振频率点不同,容值范围也不同,可能影响到最终的电容数量。因此,电容封装尺寸、容值要联合考虑。总之最终目标是,用最少的电容达到目标阻抗要求,减轻安装和布线的压力。

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金属化薄膜电容是以有机塑料薄膜做介质,以金属化薄膜做电极,通过卷绕方式制成(叠片结构除外)制成的电容...
发表于 2018-01-22 10:40 531次阅读
金属化薄膜电容原理结构与使用注意事项

电容式湿度传感器_电容式湿度传感器工作原理

人类的生存和社会活动与湿度密切相关。随着现代化的发展,很难找出一个与湿度无关的领域来。由于应用领域不...
发表于 2018-01-21 11:10 288次阅读
电容式湿度传感器_电容式湿度传感器工作原理

万用表型号及分类大全

万用表又称为复用表、多用表、三用表、繁用表等,是电力电子等部门不可缺少的测量仪表,一般以测量电压、电...
发表于 2018-01-18 18:40 866次阅读
万用表型号及分类大全

日光灯引发火灾的主要部件是什么

虽然任何荧光灯都可以在此ANSI规范规定的该类型荧光灯额定功率更高的功率下工作,但是它的寿命会明显下...
发表于 2018-01-18 10:48 280次阅读
日光灯引发火灾的主要部件是什么

详细解析电磁兼容设计时应遵循的11个基本原则

电子线路设计准则电子线路设计者往往只考虑产品的功 能,而没有将功能和电磁兼容性综合考虑,因此产品在完...
发表于 2018-01-16 15:35 1077次阅读
详细解析电磁兼容设计时应遵循的11个基本原则

电容和电阻是如何组成高通滤波器?原理解析

高通滤波器是一种让某一频率以上的信号分量通过,而对该频率以下的信号分量大大抑制的电容、电感与电阻等器...
发表于 2018-01-15 13:36 462次阅读
电容和电阻是如何组成高通滤波器?原理解析

一颗小小退偶电容的布局布线与取值技巧

这叫去耦而非滤波,用于对付电源回路中的高频噪声。对于常规低速数字电路和一般模拟电路而言,其工作频率不...
发表于 2018-01-12 09:34 1896次阅读
一颗小小退偶电容的布局布线与取值技巧

从思考步骤、计算公式、实例上为DC/DC转换器选...

在DC/DC转换器的设计上,电感和电容器的选择特別重要,必须充分理解电路工作、电流路径、各器件担负什...
发表于 2018-01-09 15:29 1107次阅读
从思考步骤、计算公式、实例上为DC/DC转换器选...

在7805稳压电路中电容该如何选择?

7805是三端稳压集成电路的简称,因为它有三个引脚所以外观上很像三极管,在使用上注意查看他的型号。
发表于 2018-01-06 10:57 1029次阅读
在7805稳压电路中电容该如何选择?

7805稳压电路介绍_7805稳压电路三个电容分...

本文介绍了7805稳压电路中三个电容C1、C2、C3的作用。
发表于 2018-01-06 10:54 467次阅读
7805稳压电路介绍_7805稳压电路三个电容分...

7805稳压管介绍_有关7805稳压管两端电容解...

三端稳压器输入输出应该接两个电容到地,主要用于防止稳压器振荡。
发表于 2018-01-06 10:50 498次阅读
7805稳压管介绍_有关7805稳压管两端电容解...

几类器件慎重采用串并联结构设计

几类器件慎重采用串并联结构设计。继电器不允许并联一起以提供较大电流、两只电容或两只开关类管子(IGB...
发表于 2018-01-05 11:46 1607次阅读
几类器件慎重采用串并联结构设计

电容的作用与使用的注意事项

不要轻视小小电容哦。他的作用很大,你看有没有用过他的电子产品不。。什么地方都有如果用得不好,死得难看...
发表于 2017-12-31 07:50 1851次阅读
电容的作用与使用的注意事项

信号完整性与电源完整性的详细分析

最近在论坛里看到一则关于电源完整性的提问,网友质疑大家普遍对信号完整性很重视,但对于电源完整性的重视...
发表于 2017-12-26 16:48 1803次阅读
信号完整性与电源完整性的详细分析

对电容的工作原理及电容的选择应用的详细分析

话说电容之一:电容的作用 作为无源元件之一的电容,其作用不外乎以下几种: 1、应用于电源...
发表于 2017-12-26 08:34 733次阅读
对电容的工作原理及电容的选择应用的详细分析

对电容应用于信号电路中的三种作用解析

电容应用于信号电路中,主要完成耦合、振荡/同步及时间常数的作用。
发表于 2017-12-25 10:07 1196次阅读
对电容应用于信号电路中的三种作用解析

基于各种电容失效原因详细剖析

多层片状陶介电容器由陶瓷介质、端电极、金属电极三种材料构成,失效形式为金属电极和陶介之间层错,电气表...
发表于 2017-12-22 16:08 1418次阅读
基于各种电容失效原因详细剖析

深度解析维修电路板8大技术总结

一、工控电路板电容损坏的故障特点及维修 电容损坏引发的故障在电子设备中是最高的,其中尤其以电解...
发表于 2017-12-22 15:49 1995次阅读
深度解析维修电路板8大技术总结

高通:7纳米工艺能否实现 电容缩放最具挑战性

之前IBM 曾今就在 Nanosheets技术上展开了设想,但是高通走出了一条不一样的道路。高通研发...
发表于 2017-12-21 13:18 250次阅读
高通:7纳米工艺能否实现 电容缩放最具挑战性

桥式电源隔直电容抑制偏磁的方法以及其容量计算

全桥电源隔直电容是怎样抑制偏磁的 在网络上关于桥式电源隔直电容的分析与计算的资料比较少,在此咱...
发表于 2017-12-19 14:34 1083次阅读
桥式电源隔直电容抑制偏磁的方法以及其容量计算

射频电容电感值的pF和nH级别详解

频率为0就是开路所以只要串电容不管电容值为何就是可以挡DC,再来由上述公式也知电容值越大其容抗越小亦...
发表于 2017-12-13 16:55 471次阅读
射频电容电感值的pF和nH级别详解

法拉电容的选型及应用(超级电容)

法拉电容的选型及应用,法拉电容也是超级电容。超级电容器是一种高效、实用、环保的能量存储装置。对于超级...
发表于 2017-12-13 16:10 712次阅读
法拉电容的选型及应用(超级电容)

电容的这些特性和作用你全知道么?

不要轻视小小电容哦。他的作用很大,你看有没有用过他的电子产品不。。什么地方都有如果用得不好,死得难看...
发表于 2017-12-12 16:52 862次阅读
电容的这些特性和作用你全知道么?

CBB电容失效的原因分析及解决方法

CBB电容无极性,绝缘阻抗很高,频率特性优异(频率响应宽广),而且介质损失很小。基于以上的优点,所以...
发表于 2017-12-12 16:30 611次阅读
CBB电容失效的原因分析及解决方法

安规电容与ccb电容区别在哪里

cbb电容性能与聚苯相似但体积小,稳定性略差,无极性,绝缘阻抗很高,频率特性优异(频率响应宽广),而...
发表于 2017-12-12 16:18 489次阅读
安规电容与ccb电容区别在哪里
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