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為什么集成電路IC需要自己的去耦電容

2017年11月13日 11:42 網絡整理 作者: 用戶評論(0

  旁路(bypass)電容:是把輸入信號中的高頻成分作為濾除對象;

  去耦(decoupling)電容:也稱退耦電容,是把輸出信號的干擾作為濾除對象。

  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。

  高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大。

  為什么IC需要自己的去耦電容?

  為了保證高頻輸入和輸出。

  每個集成電路(IC)都必須使用電容將各電源引腳連接到器件上的地,原因有二:防止噪聲影響其本身的性能,以及防止它傳輸噪聲而影響其它電路的性能。

  電力線就像天線一樣,可能會拾取其它地方的高頻(HF)噪聲,然后通過電場、磁場、電磁場和直接傳導等方式耦合到系統中。電源端的高頻噪聲會影響許多電路的性能,因此,必須將IC電源上存在的任何高頻噪聲短接到地。為實現噪聲短接,我們不能使用導體,因為它會造成直流短路,燒毀保險絲,但可以使用電容(通常為1nF至100nF),它不僅能隔直,而且能實現高頻噪聲的短路連接。

  1cm導線或PC走線具有大約8nH的電感(5Ω、100MHz時),很難形成短路。用作高頻短路的電容必須具有較低的引線和PC走線電感,因此,各電源電容必須非常靠近它去耦的IC的兩個引腳。選擇內部電感較低的電容也很重要,通常使用陶瓷電容。

  許多IC中的電路會在電源端產生高頻噪聲,這種噪聲也必須通過跨接在電源上的電容進行短路,以免破壞系統的其它部分。同樣,引線和PC走線的長度至關重要:一方面,長引線會充當電感,使短路不夠理想;另一方面,長導體會充當天線,通過電場、磁場和電磁場等方式將高頻噪聲傳輸到系統的其它部分。

  因此,每個IC的每個電源引腳都應通過電感非常低的電容連接到IC的地引腳,地引腳可能有多個,必須利用較寬的低電感PC走線將所有地引腳接合在一起,使之成為單個低阻抗等電位星型接地點,這一點非常重要。

  采用去耦和不采用去耦的緩沖電路(測量結果)

  為什么集成電路IC需要自己的去耦電容

  為帶去耦電容器和不帶去耦電容器(C1 和C2)情況下用于驅動 R-C 負載的緩沖電路。我們注意到,在不使用去耦電容器的情況下,電路的輸出信號包含高頻 (3.8MHz) 振蕩。對于沒有去耦電容器的放大器而言,通常會出現穩定性低、瞬態響應差、啟動出現故障以及其它多種異常問題。

  帶去耦合和不帶去耦合情況下的電流

  為什么集成電路IC需要自己的去耦電容

  電源線跡的電感將限制暫態電流。 去耦電容與器件非常接近,因此電流路徑的電感很小。在暫態過程中,該電容器可在非常短的時間內向器件提供超大量的電流。 未采用去耦電容的器件無法提供暫態電流,因此放大器的內部節點會下垂(通常稱為干擾)。無去耦電容的器件其內部電源干擾會導致器件工作不連續,原因是內部節點未獲得正確的偏置。

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( 發表人:李倩 )

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