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芯片供電引腳為什么要放一個104電容?

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瀏覽:- 發布日期:2021-01-06 10:32:18【

芯片供電引腳為什么要放一個104電容?

很多時候,我們都會看到芯片引腳旁邊總會放一顆104小電容。這顆電容叫高頻旁路電容,一般也叫去耦電容。作用是濾除IC供電電源中的高頻諧波,降低電源中的雜波對芯片的干擾。

首先來看看電容,電容的作用簡單的說就是存儲電荷。我們都知道在電源中要加電容濾波,在每個芯片的電源腳放置一個0.1uF的電容去耦。為什么芯片的電源腳旁邊的電容是0.1uF的或者0.01uF的,有什么講究嗎。要搞懂這個就要了解電容的實際特性。理想的電容它只是一個電荷的存儲器,即C。而實際制造出來的電容卻不是那么簡單,分析電源完整性的時候我們常用的電容模型如下圖所示。

單片機芯片

圖中ESR是電容的串聯等效電阻,ESL是電容的串聯等效電感,C才是真正的理想電容。ESR和ESL是由電容的制造工藝和材料決定的,沒法消除。那這兩個東西對電路有什么影響。ESR影響電源的紋波,ESL影響電容的濾波頻率特性。


我們知道電容的容抗Zc=1/ωC,電感的感抗Zl=ωL,( ω=2πf),實際電容的復阻抗為

Z=ESR+jωL-1/jωC= ESR+j2πf L-1/j2πf C。可見當頻率很低的時候是電容起作用,而頻率高到一定的時候電感的作用就不可忽視了,再高的時候電感就起主導作用了。電容就失去濾波的作用了。所以記住,高頻的時候電容就不是單純的電容了。實際電容的濾波曲線如下圖所示。

開關芯片

參見上圖,我們想要的最好的濾波效果是在“谷”底,就是曲線凹進去的尖尖,在這個尖尖的時候,濾波效果做好,當我們的芯片IC內部的邏輯門在10-50Mhz范圍內執行的時候,芯片內部產生的干擾也在10-50Mhz,(比如51單片機),仔細看上圖的曲線,0.1uF電容 (有兩種,一種是插件,一種是貼片)的谷底剛好落在了這個范圍內,所以能夠濾除這個頻段的干擾,但是,當頻率很高的時候(50-100Mhz),就不是那么回事了,這個時候0.1uF電容個濾波效果就沒有0.01uF好了,以此類推,頻率再高,選用的濾波電容的量級還要變小,參考如下

DC-100K 10uF以上的鉭電容或鋁電解

100K-10M 100nF(0.1uF)陶瓷電容

10M-100M 10nF(0.01uF)陶瓷電容

 >100M 1nF(0.001uF)陶瓷電容

所以,以后不要見到什么都放0.1uF的電容,有些高速系統中這些0.1uF的電容根本就起不了作用。

最后要注意,在PCB布局的時候,104要緊靠芯片并且電源和地回路要最短,否則起不到旁路的效果。

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