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谈谈旁路和去藕电容-原理部分

文章来源:EDN博客 作者:yulzhu 访问次数:


该文章讲述了谈谈旁路和去藕电容-原理部分的电路原理和应用
有电流流过的)。同时我们打开NMOS管,这时传输线、地
平面、L.gnd以及NMOS管形成一回路,有瞬间电流流过开关NMOS管,这样芯片内部至PCB地节点前处产生参考电平被抬高的扰动。该扰动在电源系统中被 称之为地弹噪声(Ground Bounce)。
   实际电源系统中存在芯片引脚、PCB走线、电源层、底层等任何互连线都存在一定电感值,就整个电源分布系统来说来说,这就是所谓的电源电压塌陷噪声。

去藕电容和旁路电容   
  去藕电容就是起到一个小电池的作用,满足电路中电流的变化,避免相互间的耦合干扰。关于这个的理解可以参考电源掉电,Bulk电容的计算,这是与之类似的。
  旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频噪声旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。
  所以一般的旁路电容要比去藕电容小很多,根据不同的负载设计情况,去藕电容可能区别很大,当旁路电容一般变化不大。关于有一种说法“旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,防止干扰信号返回电源”,我个人不太同意,因为高频信号干扰可以从输入耦合也可以从输出耦合,去藕的掉电可以是负载激增的输出信号也可以是输入信号源的突变,因此我个人觉得怎么区分有点纠结。

电容模型分析
  
如果电容是理想的电容,选用越大的电容当然越好了,因为越大电容越大,瞬时提供电量的能力越强,由此引起的电源轨道塌陷的值越低,电压值越稳定。但是,实 际的电容并不是理想器件,因为材料、封装等方面的影响,具备有电感、电阻等附加特性;尤其是在高频环境中更表现的更像电感的电气特性。

我们这里使用的电容一般是指多层陶瓷电容器(MLCC),其最大的特点还是由于使用多层介质叠加的结构,高频时电感非常低,具有非常低的等效串联电阻,因此可以使用在高频和甚高频电路滤波无对手。
关于其特性分析和分类可以参考以前的文章:
Surface Mounted Capacitor(表贴电容) Ps:大部分是英文的,我有空把它翻译整理过来。

电容模型为
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等效串联电阻ESR:由电容器的引脚电阻与电容器两个极板的等效电阻相串联构成的。当有大的交流电流通过电容器,ESR使电容器消耗能量(从而产生损耗),由此电容中常用用损耗因子表示该参数。
等效串联电感ESL:由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构成的。
等效并联电阻EPR:电容器泄漏电阻,在交流耦合应用、存
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