2014年機(jī)械工業(yè)出版社出版社出版(以色列)Renatas Jakushokas編著圖書(shū)。
中文名稱 | 基于片上去耦電容的配電網(wǎng)絡(luò) | 裝幀 | 平裝 |
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定價(jià) | 120.00元 | 作者 | (以色列)Renatas Jakushokas |
出版社 | 機(jī)械工業(yè)出版社 | 出版日期 | 2014-2-15 |
ISBN | 9787111449294 | 叢書(shū) | 國(guó)際信息工程先進(jìn)技術(shù)譯叢 |
原作名 | Power Distribution Networks with On-Chip Decoupling Capacitors | 譯者 | 續(xù)海濤 |
作者:(以色列)伽庫(kù)紹卡斯 譯者:續(xù)海濤 譯者:胡子一 譯者:韓荊宇
原書(shū)第1版前言
關(guān)于作者
第1部分 一般性背景
第1章 概述2
1.1集成電路技術(shù)的發(fā)展 3
1.2設(shè)計(jì)目標(biāo)的發(fā)展 5
1.3配電的問(wèn)題 8
1.4配電噪聲的不利影響 12
1.4.1信號(hào)延時(shí)的不確定性 12
1.4.2片上時(shí)鐘抖動(dòng) 13
1.4.3噪聲裕度降低 14
1.4.4柵氧化層可靠性的降低 14
1.5小結(jié) 14
第2章 電路的感性特性 16
2.1電感的定義 16
2.1.1場(chǎng)能量的定義 16
2.1.2磁通量的定義 18
2.1.3局部電感 21
2.1.4網(wǎng)電感 25
2.2電感隨頻率的變化 26
2.2.1均勻電路密度假定 26
2.2.2電感變化機(jī)制 27
2.2.3電路簡(jiǎn)化模型 28
2.3電路的感性行為 31
2.4片上互連線的電感特性 33
2.5小結(jié) 35
第3章 片上感性電流回路的特性 36
3.1簡(jiǎn)介36
3.2電感與線長(zhǎng)的關(guān)系 36
3.3兩個(gè)并行回路段的感性耦合 40
3.4電路分析的應(yīng)用 41
3.5小結(jié) 42
第4章 電遷移 43
4.1電遷移的物理機(jī)制 43
4.2電遷移引起的機(jī)械應(yīng)力 45
4.3電遷移損害的穩(wěn)態(tài)限制 46
4.4電遷移壽命與互連線尺寸的關(guān)系 47
4.5電遷移壽命的統(tǒng)計(jì)分布 49
4.6在交流電流下的電遷移壽命 50
4.7鋁和銅互連工藝的比較 51
4.8電遷移可靠性設(shè)計(jì) 52
4.9小結(jié) 53
第5章 去耦電容 54
5.1去耦電容簡(jiǎn)介 54
5.1.1歷史回顧 54
5.1.2去耦電容當(dāng)作電荷的蓄水池 55
5.1.3去耦電容的現(xiàn)實(shí)模型 57
5.2帶去耦電容的配電網(wǎng)絡(luò)的阻抗 59
5.2.1配電系統(tǒng)的目標(biāo)阻抗 59
5.2.2反共振 61
5.2.3去耦電容結(jié)構(gòu)化分布的水力學(xué)類(lèi)比 65
5.3固有和策劃的片上去耦電容 67
5.3.1固有去耦電容 67
5.3.2策劃去耦電容 69
5.4片上去耦電容的類(lèi)型 71
5.4.1PIP電容71
5.4.2MOS電容 73
5.4.3MIM電容 78
5.4.4側(cè)面通量電容 79
5.4.5不同片上去耦電容的對(duì)比 82
5.5片上開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓器 83
5.6小結(jié) 85
第6章 片上電源分配噪聲的縮減趨勢(shì) 86
6.1縮減模型 86
6.2互連特性 88
6.2.1全局互連特性 89
6.2.2網(wǎng)格電感的縮減 89
6.2.3倒裝芯片封裝特性 90
6.2.4片上電容的影響 91
6.3電源噪聲模型 91
6.4電源噪聲縮減 92
6.4.1恒定金屬厚度方案分析 92
6.4.2縮減金屬厚度方案分析 93
6.4.3電源噪聲的ITRS縮減 94
6.5噪聲縮減的含義 97
6.6小結(jié) 97
第7章 第1部分小結(jié) 99
第2部分 電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)
第8章 高性能配電系統(tǒng) 102
8.1配電網(wǎng)絡(luò)的物理結(jié)構(gòu) 102
8.2配電系統(tǒng)的電路模型 103
8.3配電系統(tǒng)的輸出阻抗 105
8.4帶有一個(gè)去耦電容的配電系統(tǒng) 107
8.4.1阻抗特性 107
8.4.2單層去耦方案的局限 110
8.5去耦電容的層次化布局 111
8.6配電網(wǎng)絡(luò)中的諧振 117
8.7全阻抗補(bǔ)償 121
8.8實(shí)例分析 123
8.9設(shè)計(jì)依據(jù) 125
8.9.1去耦電容器電感 125
8.9.2互連線電感 126
8.10一維電路模型的局限性 127
8.11小結(jié) 128
第9章 片上配電網(wǎng)絡(luò) 129
9.1片上配電網(wǎng)絡(luò)的類(lèi)型 129
9.1.1片上配電網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu) 129
9.1.2提高片上配電網(wǎng)絡(luò)的阻抗特性 133
9.1.3阿爾法微處理器中配電網(wǎng)絡(luò)的演化史 134
9.2裸片封裝接口 135
9.3其他考慮 138
9.4小結(jié) 139
第10章 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與分析 140
10.1片上配電網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)流程 140
10.2配電網(wǎng)絡(luò)的線性分析 144
10.3配電網(wǎng)絡(luò)的建模 145
10.4表征片上電路的電源電流需求 149
10.5配電網(wǎng)絡(luò)分析的計(jì)算方法 150
10.6片上去耦電容器的分配 155
10.6.1基于電荷的分配方法 156
10.6.2基于過(guò)噪聲幅度的分配策略 157
10.6.3基于過(guò)電荷的分配策略 158
10.7小結(jié) 159
第11章 快速電壓降分析的閉式表達(dá)式 160
11.1FAIR的背景 160
11.2對(duì)電壓降分析的解析 162
11.2.1單電源和單電流負(fù)載 162
11.2.2單電源和多電流負(fù)載 164
11.2.3多電源和單電流負(fù)載 166
11.2.4多電源和多電流負(fù)載 167
11.3電源網(wǎng)格分析的局部性 169
11.3.1電源網(wǎng)格中的空間局部性原理 169
11.3.2空間局部性對(duì)計(jì)算復(fù)雜度的影響 171
11.3.3在FAIR中利用空間局部性 171
11.3.4誤差修正窗 173
11.4實(shí)驗(yàn)結(jié)果 173
11.5小結(jié) 178
第12章 第2部分小結(jié)179
第3部分 配電網(wǎng)絡(luò)中的噪聲
第13章 片上配電網(wǎng)格的電感特性 182
13.1輸電電路 182
13.2仿真設(shè)定 183
13.3網(wǎng)格類(lèi)型 184
13.4電感與線寬的關(guān)系 188
13.5網(wǎng)格類(lèi)型對(duì)電感的影響 188
13.5.1非交叉指型網(wǎng)格與交叉指型網(wǎng)格的比較 188
13.5.2配對(duì)型網(wǎng)格與交叉指型網(wǎng)格的比較 189
13.6影響電感的網(wǎng)格尺寸 189
13.6.1影響電感的網(wǎng)格寬度 190
13.6.2影響電感的網(wǎng)格長(zhǎng)度 190
13.6.3電網(wǎng)的方塊電感 191
13.6.4網(wǎng)格電感的高效計(jì)算方法 191
13.7小結(jié) 192
第14章 網(wǎng)格電感隨頻率的變化特性 194
14.1分析步驟 194
14.2電感變化特性的探討 195
14.2.1電路模型 195
14.2.2對(duì)電感變化特性的分析 197
14.3小結(jié) 199
第15章 電感、面積和電阻之間的折衷 200
15.1在網(wǎng)格面積不變的約束下電感與電阻的折衷 200
15.2在網(wǎng)格電阻不變的約束下電感與面積的折衷 203
15.3小結(jié) 205
第16章 交叉指型電源/地分布網(wǎng)絡(luò)的電感模型 206
16.14對(duì)型基本結(jié)構(gòu) 207
16.2含有大量交叉指對(duì)的電源/地分布網(wǎng)絡(luò) 207
16.3比較與討論 211
16.4小結(jié) 214
第17章 片上電源噪聲抑制技術(shù) 215
17.1添加片上低噪聲地來(lái)抑制地噪聲 216
17.2決定地彈抑制的系統(tǒng)參數(shù) 217
17.2.1噪聲電路和噪聲敏感電路之間的物理距離 218
17.2.2頻率和電容的變化 219
17.2.3額外接地通路的阻抗 220
17.3小結(jié) 221
第18章 片上配電網(wǎng)絡(luò)中噪聲的影響 222
18.1芯片封裝共振中的尺度效應(yīng) 222
18.2配電噪聲的傳播 224
18.3局部電感特性 225
18.4小結(jié) 228
第19章 第3部分小結(jié)229
第4部分 片上去耦電容器的布局
第20章 片上去耦電容器的有效半徑232
20.1背景 233
20.2基于目標(biāo)阻抗的片上去耦電容器有效半徑234
20.3估算所需的片上去耦電容值 236
20.3.1電阻性噪聲主導(dǎo) 236
20.3.2電感性噪聲主導(dǎo) 237
20.3.3連線的臨界長(zhǎng)度 239
20.4由充電時(shí)間決定的有效半徑 242
20.5針對(duì)片上去耦電容器布局的設(shè)計(jì)方法 245
20.6片上配電網(wǎng)絡(luò)模型 246
20.7實(shí)例分析 248
20.8設(shè)計(jì)意義 251
20.9小結(jié) 252
第21章 分布式片上去耦電容器的有效布局 254
21.1工藝約束 254
21.2在納米級(jí)IC中片上去耦電容器的布局 255
21.3分布式片上去耦電容網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 257
21.4分布式片上去耦電容網(wǎng)絡(luò)中的設(shè)計(jì)折衷 261
21.4.1關(guān)于R1系統(tǒng)參數(shù)的決定因素 261
21.4.2C1最小值 262
21.4.3片上去耦電容總預(yù)算的最小值 262
21.5分布式片上去耦電容器系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法 264
21.6實(shí)例分析 266
21.7小結(jié) 269
第22章 分布式片上電源和去耦電容器的協(xié)同設(shè)計(jì)270
22.1問(wèn)題的出現(xiàn) 271
22.2電源和去耦電容器的協(xié)同布局 272
22.3實(shí)例分析 274
22.4小結(jié) 275
第23章 第4部分小結(jié)277
第5部分 多層配電網(wǎng)絡(luò)
第24章 多層電網(wǎng)的阻抗特性 280
24.1多層網(wǎng)格的電氣特性 281
24.1.1單層網(wǎng)格的阻抗特性 281
24.1.2多層網(wǎng)格的阻抗特性 283
24.2雙層網(wǎng)格的實(shí)例研究 284
24.2.1仿真設(shè)置 285
24.2.2網(wǎng)格層之間的電感耦合 285
24.2.3雙層網(wǎng)格的電感參數(shù) 287
24.2.4雙層網(wǎng)格的電阻參數(shù) 288
24.2.5在雙層網(wǎng)格中阻抗隨頻率的變化量 289
24.3設(shè)計(jì)意義 290
24.4小結(jié) 291
第25章 多層交叉指型配電網(wǎng)絡(luò) 292
25.1單金屬層特性 293
25.1.1使阻抗最小的最優(yōu)寬度 294
25.1.2最優(yōu)線寬的特性 296
25.2多層優(yōu)化 299
25.2.1第一種方案——等電流密度 300
25.2.2第二種方案——最小阻抗 303
25.3探討 305
25.3.1比較 305
25.3.2布通率 305
25.3.3忠實(shí)度 307
25.3.4臨界頻率 308
25.4小結(jié) 309
第26章 第5部分小結(jié) 310
第6部分 多電壓電源網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
第27章 多片上電源系統(tǒng) 312
27.1多電源電壓IC312
27.1.1多電源電壓技術(shù) 313
27.1.2CVS314
27.1.3ECVS315
27.2多電源電壓IC的挑戰(zhàn) 316
27.2.1芯片面積 316
27.2.2功耗 316
27.2.3設(shè)計(jì)復(fù)雜度 317
27.2.4布局和布線 317
27.3有效電源電壓的最佳數(shù)目和量值 320
27.4小結(jié) 323
第28章 多供電電壓的片上配電網(wǎng)格 324
28.1背景 325
28.2仿真建立 326
28.3雙電壓雙地配電網(wǎng)格 327
28.4DSDG交叉指型網(wǎng)格 329
28.4.1I型DSDG交叉指型網(wǎng)格 329
28.4.2II型DSDG交叉指型網(wǎng)格 330
28.5DSDG配對(duì)網(wǎng)格 331
28.5.1I型DSDG配對(duì)網(wǎng)格 332
28.5.2II型DSDG配對(duì)網(wǎng)格 333
28.6仿真結(jié)果 335
28.6.1無(wú)去耦電容的交叉指型配電網(wǎng)格 340
28.6.2無(wú)去耦電容的配對(duì)配電網(wǎng)格 341
28.6.3具有去耦電容的配電網(wǎng)格 343
28.6.4電源噪聲隨電流負(fù)載開(kāi)關(guān)頻率變化的關(guān)系 345
28.7設(shè)計(jì)意義 347
28.8小結(jié) 347
第29章 多電壓配電系統(tǒng)的去耦電容 349
29.1配電系統(tǒng)的阻抗 350
29.1.1配電系統(tǒng)的阻抗介紹 350
29.1.2并聯(lián)電容的反共振 352
29.1.3配電系統(tǒng)參數(shù)對(duì)阻抗的影響 353
29.2配電系統(tǒng)阻抗的實(shí)例研究 356
29.3配電系統(tǒng)的電壓傳輸函數(shù) 359
29.3.1配電系統(tǒng)的電壓傳輸函數(shù)介紹 359
29.3.2電壓傳輸函數(shù)隨配電系統(tǒng)參數(shù)變化的關(guān)系 360
29.4配電系統(tǒng)電壓響應(yīng)的實(shí)例研究 364
29.4.1電壓傳輸函數(shù)的無(wú)過(guò)沖值 364
29.4.2值和頻率范圍間的折衷 365
29.5小結(jié) 368
第30章 第6部分小結(jié)369
第7部分 綜述與附加材料
結(jié)束語(yǔ)371
附錄373
附錄A 交叉指型P/G網(wǎng)絡(luò)初始最佳寬度的估計(jì) 373
附錄B 多層交叉指型配電網(wǎng)絡(luò)的首要優(yōu)化方法 373
附錄C 多層交叉指型配電網(wǎng)絡(luò)的次要優(yōu)化方法 374
附錄D DSDG完全交叉指型配電網(wǎng)格的回路互感 374
附錄E DSDG偽交叉指型配電網(wǎng)格的回路互感 375
附錄F DSDG完全配對(duì)配電網(wǎng)格的回路互感 375
附錄G DSDG偽配對(duì)配電網(wǎng)格的回路互感 376
參考文獻(xiàn)378
《國(guó)際信息工程先進(jìn)技術(shù)譯叢:基于片上去耦電容的配電網(wǎng)絡(luò)(原書(shū)第2版)》中實(shí)驗(yàn)、示例以及經(jīng)驗(yàn)結(jié)果都來(lái)自于作者的工作和研究實(shí)踐。
這個(gè)圖上是不是前段為高壓配電網(wǎng),中段為中壓配電網(wǎng),后段為低壓配電網(wǎng)?
中段也是高壓(配電網(wǎng)),即;變電站...箱變、臺(tái)變。
配電網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浞治鍪歉鶕?jù)配電電氣元件的連接關(guān)系,把整個(gè)配電網(wǎng)絡(luò)看成線與點(diǎn)結(jié)合的拓?fù)鋱D,然后根據(jù)電源結(jié)點(diǎn)、開(kāi)關(guān)結(jié)點(diǎn)等進(jìn)行整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)溥B線分析,它是配電網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)估計(jì)、潮流計(jì)算、故障定位、隔離及供電恢...
輸電網(wǎng)是發(fā)電廠發(fā)出的電經(jīng)過(guò)升壓后輸送到用戶的網(wǎng)絡(luò),配電網(wǎng)是把發(fā)電廠來(lái)的高壓電用變壓器在變成低壓輸送給用戶的網(wǎng)絡(luò)。
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評(píng)分: 4.7
提出根據(jù)工作頻段的不同分層設(shè)計(jì)去耦電容網(wǎng)絡(luò)的思想,給出電容器去耦原理和計(jì)算方法,分析過(guò)孔和引出線等不同封裝方法對(duì)去耦電容阻抗的影響。利用目標(biāo)阻抗法進(jìn)行10 MHz~1 GHz的頻帶范圍內(nèi)PDN的端口阻抗設(shè)計(jì),運(yùn)用目標(biāo)阻抗值和自諧振點(diǎn)確定去耦電容的種類(lèi)、型號(hào)和數(shù)目。利用Ansoft SIwave工具對(duì)所設(shè)計(jì)的去耦電容網(wǎng)絡(luò)去耦效果進(jìn)行仿真模擬。仿真結(jié)果表明:電源地平面在高頻下需要的電容阻抗很小,高頻段的電容阻抗比低頻段電容阻抗低一個(gè)數(shù)量級(jí),但需要的去耦電容數(shù)目多達(dá)上百個(gè)。
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評(píng)分: 4.5
隨著林區(qū)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,各種性質(zhì)的用電負(fù)荷不斷增加,無(wú)功需求大,使得功率因數(shù)低下,線損增高,66 kV主變壓器供電能力下降,給配電網(wǎng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行帶來(lái)極大影響。對(duì)此,我們采取一系列措施,應(yīng)用電容補(bǔ)償裝置,提高了功率因數(shù)和供電能力,降低了電能損失,取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益,同時(shí)針對(duì)所遇到的一些問(wèn)題進(jìn)行探討。
片上光網(wǎng)絡(luò)(Optical Network-on-Chip,簡(jiǎn)稱ONoC)是一種針對(duì)MPSoC(多處理器系統(tǒng)芯片)的新型片上網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的片上網(wǎng)絡(luò)利用電子信號(hào)來(lái)傳遞資料,因此稱為電子片上網(wǎng)絡(luò)(ENoC),其效能和和效率會(huì)受到芯片中金屬線遠(yuǎn)少于晶體管的數(shù)量差異所限制。在許多通訊領(lǐng)域中,光學(xué)通訊已成功的取代了電氣通訊。隨著光子學(xué)技術(shù)的進(jìn)展,在片上光網(wǎng)絡(luò)上已有許多相關(guān)的研究在進(jìn)行。
去耦:去除在器件切換時(shí)從高頻器件進(jìn)入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能量。去耦電容還可以為器件供局部化的DC電壓源,它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。
旁路:從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過(guò)產(chǎn)生AC旁路消除無(wú)意的能量進(jìn)入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能(帶寬受限)。
我們經(jīng)??梢钥吹?,在電源和地之間連接著去耦電容,它有三個(gè)方面的作用:一是作為本集成電路的蓄能電容;
二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲,切斷其通過(guò)供電回路進(jìn)行傳播的通路;
三是防止電源攜帶的噪聲對(duì)電路構(gòu)成干擾。
在電子電路中,去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用,電容所處的位置不同,稱呼就不一樣了。對(duì)于同一個(gè)電路來(lái)說(shuō),旁路(bypass)電容是把輸入信號(hào)中的高頻噪聲作為濾除對(duì)象,把前級(jí)攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱退耦電容,是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象。
在直流電源回路中,負(fù)載的變化會(huì)引起電源噪聲。例如在數(shù)字電路中,當(dāng)電路從一個(gè)狀態(tài)轉(zhuǎn)換為另一種狀態(tài)時(shí),就會(huì)在電源線上產(chǎn)生一個(gè)很大的尖峰電流,形成瞬變的噪聲電壓。配置去耦電容可以抑制因負(fù)載變化而產(chǎn)生的噪聲,是印制電路板的可靠性設(shè)計(jì)的一種常規(guī)做法,配置原則如下:
●電源輸入端跨接一個(gè)10~100uF的電解電容器,如果印制電路板的位置允許,采用100uF以上的電解電容器的抗干擾效果會(huì)更好。
●為每個(gè)集成電路芯片配置一個(gè)0.01uF的陶瓷電容器。如遇到印制電路板空間小而裝不下時(shí),可每4~10個(gè)芯片配置一個(gè)1~10uF鉭電解電容器,這種器件的高頻阻抗特別小,在500kHz~20MHz范圍內(nèi)阻抗小于1Ω,而且漏電流很小(0.5uA以下)。
●對(duì)于噪聲能力弱、關(guān)斷時(shí)電流變化大的器件和ROM、RAM等存儲(chǔ)型器件,應(yīng)在芯片的電源線(Vcc)和地線(GND)間直接接入去耦電容。
●去耦電容的引線不能過(guò)長(zhǎng),特別是高頻旁路電容不能帶引線。
說(shuō)到電容,各種各樣的叫法就會(huì)讓人頭暈?zāi)垦#月冯娙?,去耦電容,濾波電容等等,其實(shí)無(wú)論如何稱呼,它的原理都是一樣的,即利用對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗的特性,這一點(diǎn)可以通過(guò)電容的等效阻抗公式看出來(lái):Xcap=1/2лfC,工作頻率越高,電容值越大則電容的阻抗越小.。在電路中,如果電容起的主要作用是給交流信號(hào)提供低阻抗的通路,就稱為旁路電容;如果主要是為了增加電源和地的交流耦合,減少交流信號(hào)對(duì)電源的影響,就可以稱為去耦電容;如果用于濾波電路中,那么又可以稱為濾波電容;除此以外,對(duì)于直流電壓,電容器還可作為電路儲(chǔ)能,利用沖放電起到電池的作用。而實(shí)際情況中,往往電容的作用是多方面的,我們大可不必花太多的心思考慮如何定義。本文里,我們統(tǒng)一把這些應(yīng)用于高速PCB設(shè)計(jì)中的電容都稱為旁路電容。
一般濾波是用兩個(gè)電容并聯(lián),一個(gè)大,一個(gè)小。如0.1UF 100PF 并聯(lián)。
這樣大的可以濾除低頻,而且還可以蓄容,是電壓紋波降低而小的電容濾除高頻。起旁路作用。因?yàn)殡娙莸奶匦允峭ǜ哳l,阻低頻。這樣組合比較好。一般在高頻地方,都接一個(gè)小電容,起旁路作用。
電容的本質(zhì)是通交流,隔直流,理論上說(shuō)電源濾波用電容越大越好。但由于引線和PCB布線原因,實(shí)際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路,(還有電容本身的電阻,有時(shí)也不可忽略)
這就引入了諧振頻率的概念:ω=1/(LC)1/2
在諧振頻率以下電容呈容性,諧振頻率以上電容呈感性。
因而一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。
這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。
至于到底用多大的電容,這是一個(gè)參考,電容諧振頻率
電容值 DIP (MHz) STM (MHz)
1.0μF 2.5 5
0.1μF 8 16
0.01μF 25 50
1000pF 80 160
100 pF 250 500
10 pF 800 1.6(GHz)
不過(guò)僅僅是參考而已,用老工程師的話說(shuō)——主要靠經(jīng)驗(yàn)。
更可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián),一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,以獲得更大的濾波頻段。
旁路電容
旁路電容的主要功能是產(chǎn)生一個(gè)交流分路,從而消去進(jìn)入易感區(qū)的那些不需要的能量。旁路電容一般作為高頻旁路器件來(lái)減小對(duì)電源模塊的瞬態(tài)電流需求。通常鋁電解電容和鉭電容比較適合作旁路電容,其電容值取決于PCB板上的瞬態(tài)電流需求,一般在10至470μF范圍內(nèi)。若PCB板上有許多集成電路、高速開(kāi)關(guān)電路和具有長(zhǎng)引線的電源,則應(yīng)選擇大容量的電容。"
去耦電容
有源器件在開(kāi)關(guān)時(shí)產(chǎn)生的高頻開(kāi)關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個(gè)局部的直流電源給有源器件,以減少開(kāi)關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。實(shí)際上,旁路電容和去耦電容都應(yīng)該盡可能放在靠近電源輸入處以幫助濾除高頻噪聲。去耦電容的取值大約是旁路電容的1/100 到1/1000。為了得到更好的EMC特性,去耦電容還應(yīng)盡可能地靠近每個(gè)集成塊(IC),因?yàn)椴季€阻抗將減小去耦電容的效力。陶瓷電容常被用來(lái)去耦,其值決定于最快信號(hào)的上升時(shí)間和下降時(shí)間。例如,對(duì)一個(gè) 33MHz的時(shí)鐘信號(hào),可使用4.7nF到100nF的電容;對(duì)一個(gè)100MHz時(shí)鐘信號(hào),可使用10nF的電容。選擇去耦電容時(shí),除了考慮電容值外,ESR值也會(huì)影響去耦能力。為了去耦,應(yīng)該選擇ESR值低于1歐姆的電容。
兩者的區(qū)別:
從電路來(lái)說(shuō),總是存在驅(qū)動(dòng)的源和被驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大,驅(qū)動(dòng)電路要把電容充電、放電,才能完成信號(hào)的跳變,在上升沿比較陡峭的時(shí)候,電流比較大,這樣驅(qū)動(dòng)的電流就會(huì)吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會(huì)產(chǎn)生反彈),這種電流相對(duì)于正常情況來(lái)說(shuō)實(shí)際上就是一種噪聲,會(huì)影響前級(jí)的正常工作。這就是耦合。
去藕電容就是起到一個(gè)電池的作用,滿足驅(qū)動(dòng)電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
旁路電容實(shí)際也是去藕合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開(kāi)關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據(jù)諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大,依據(jù)電路中分布參數(shù),以及驅(qū)動(dòng)電流的變化大小來(lái)確定。
旁路是把輸入信號(hào)中的干擾作為濾除對(duì)象,而去耦是把輸出信號(hào)的干擾作為濾除對(duì)象,防止干擾信號(hào)返回電源。這應(yīng)該是他們的本質(zhì)區(qū)別。
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