去耦電容器的作用分析
發布時間:2019-04-15 責任編輯:xueqi
【導讀】去耦電容器的作用到底是什麼?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。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。
在擔任應用工程師之前,我是 IC 測試開發工程師。我的項目之一是對 I2C 溫(wen)度(du)傳(chuan)感(gan)器(qi)進(jin)行(xing)特(te)性(xing)描(miao)述(shu)。在(zai)編(bian)寫(xie)一(yi)些(xie)軟(ruan)件(jian)之(zhi)後(hou),我(wo)手(shou)工(gong)焊(han)接(jie)了(le)一(yi)個(ge)原(yuan)型(xing)設(she)計(ji)電(dian)路(lu)板(ban)。由(you)於(yu)時(shi)間(jian)倉(cang)促(cu),我(wo)省(sheng)去(qu)了(le)比(bi)較(jiao)麻(ma)煩(fan)的(de)去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)器(qi)。誰(shui)會(hui)需(xu)要(yao)它(ta)呢(ne),對(dui)吧(ba)? 我wo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我wo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,我wo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zhe讓rang我wo不bu禁jin思si考kao,會hui不bu會hui總zong是shi需xu要yao使shi用yong去qu耦ou電dian容rong器qi?
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)
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3jianglianghaodequouhebanmianbujuyuzaogaodebujujinxingleduibi。ninyingshizhongchangshizherangquouhelianjiebaochijiaoduandejuli,tongshibimianzaiquouhelujingzhongchuxiantongkong,yuanyinshitongkonghuizengjiadiangan。dabufenchanpinshuomingshudouhuigeichuquouhedianrongqidetuijianzhi。ruguomeiyougeichu,zekeyishiyong0.1uF。

圖3:良好與糟糕 PCB 板麵布局的對比
正(zheng)確(que)連(lian)接(jie)去(qu)耦(ou)電(dian)容(rong)器(qi)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)。吸(xi)取(qu)我(wo)的(de)教(jiao)訓(xun)吧(ba),別(bie)掉(diao)進(jin)不(bu)使(shi)用(yong)去(qu)耦(ou)合(he)的(de)陷(xian)阱(jing)裏(li)!從實戰經驗角度運放手把手教你電路調試。
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