小心掉陷阱裏,揭秘去耦電容器是否真的有必要?
發布時間:2014-09-17 來源:Art Kay TI 責任編輯:sherryyu
【導讀】正確連接去耦電容器會(hui)給(gei)您(nin)省(sheng)去(qu)很(hen)多(duo)麻(ma)煩(fan)。即(ji)便(bian)在(zai)試(shi)驗(yan)台(tai)上(shang)不(bu)使(shi)用(yong)去(qu)耦(ou)合(he)電(dian)路(lu)也(ye)能(neng)工(gong)作(zuo)得(de)很(hen)好(hao),但(dan)若(ruo)進(jin)入(ru)量(liang)產(chan)階(jie)段(duan)時(shi)再(zai)因(yin)工(gong)藝(yi)變(bian)化(hua)和(he)其(qi)他(ta)實(shi)際(ji)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang),您(nin)的(de)產(chan)品(pin)可(ke)能(neng)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)這(zhe)樣(yang)或(huo)那(na)樣(yang)的(de)問(wen)題(ti)。這(zhe)裏(li) IC 測試開發工程師總結了一些注意事項,吸取教訓吧,別掉進不使用去耦合的陷阱裏!
在擔任應用工程師之前,筆者是 IC 測試開發工程師。筆者的項目之一是對 I2C wenduchuanganqijinxingtexingmiaoshu。zaibianxieyixieruanjianzhihou,shougonghanjieleyigeyuanxingshejidianluban。youyushijiancangcu,shengqulebijiaomafandequoudianrongqi。shuihuixuyaotane,duiba?
筆bi者zhe收shou集ji數shu據ju大da概gai有you一yi個ge星xing期qi了le,但dan獲huo得de的de任ren何he結jie果guo都dou無wu法fa與yu預yu期qi結jie果guo相xiang匹pi配pei。於yu是shi做zuo了le大da量liang更geng改gai,試shi圖tu提ti升sheng性xing能neng,但dan都dou沒mei有you效xiao果guo。最zui後hou,決jue定ding添tian加jia一yi個ge去qu耦ou電dian容rong器qi,不bu出chu所suo料liao,問wen題ti解jie決jue了le。
這讓筆者不禁思考,會不會總是需要使用去耦電容器?它的作用到底是什麼?
要回答這個問題,需要考證在不使用去耦器件時會出現什麼問題。
圖 1 為帶去耦電容器和不帶去耦電容器(C1 和C2)情況下用於驅動 R-C 負載的緩衝電路。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。對於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。

圖 1:采用去耦和不采用去耦的緩衝電路(測量結果)
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圖 2 闡述了為什麼去耦非常重要。需要注意的是,電源線跡的電感將限製暫態電流。
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(通常稱為幹擾)。無去耦電容的器件其內部電源幹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。

圖 2:帶去耦合和不帶去耦合情況下的電流
除了使用去耦電容器外,您還要在去耦電容器、電源和接地端之間采取較短的低阻抗連接。
圖 3 將jiang良liang好hao的de去qu耦ou合he板ban麵mian布bu局ju與yu糟zao糕gao的de布bu局ju進jin行xing了le對dui比bi。您nin應ying始shi終zhong嚐chang試shi著zhe讓rang去qu耦ou合he連lian接jie保bao持chi較jiao短duan的de距ju離li,同tong時shi避bi免mian在zai去qu耦ou合he路lu徑jing中zhong出chu現xian通tong孔kong,原yuan因yin是shi通tong孔kong會hui增zeng加jia電dian感gan。大da部bu分fen產chan品pin說shuo明ming書shu都dou會hui給gei出chu去qu耦ou合he電dian容rong器qi的de推tui薦jian值zhi。如ru果guo沒mei有you給gei出chu,則ze可ke以yi使shi用yong 0.1uF。

圖 3:良好與糟糕 PCB 板麵布局的對比
zhengquelianjiequoudianrongqihuigeininshengquhenduomafan。jibianzaishiyantaishangbushiyongquouhedianluyenenggongzuodehenhao,danruojinruliangchanjieduanshizaiyingongyibianhuaheqitashijiyinsudeyingxiang,nindechanpinkenengjiuhuichuxianzheyanghuonayangdewenti。
吸取教訓吧,別掉進不使用去耦合的陷阱裏!
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