尖峰電流的形成：

 

數字電路輸出高電平時從電源拉出的電流Ioh和低電平輸出時灌入的電流Iol的大小一般是不同的

，即：Iol＞Ioh。以下圖的TTL與非門為例說明尖峰電流的形成：

 

 

輸出電壓如右圖（a）所示，理論上電源電流的波形如右圖（b）
，而實際的電源電流保險如右圖（c）。由圖（c）可ke以yi看kan出chu在zai輸shu出chu由you低di電dian平ping轉zhuan換huan到dao高gao電dian平ping時shi電dian源yuan電dian流liu有you一yi個ge短duan暫zan而er幅fu度du很hen大da的de尖jian峰feng。尖jian峰feng電dian源yuan電dian流liu的de波bo形xing隨sui所suo用yong器qi件jian的de類lei型xing和he輸shu出chu端duan所suo接jie的de電dian容rong負fu載zai而er異yi。

 

產生尖峰電流的主要原因是：

 

輸出級的T3、T4管短設計內同時導通。在與非門由輸出低電平轉向高電平的過程中，輸入電壓的負跳變在T2和T3的基極回路內產生很大的反向驅動電流，由於T3的飽和深度設計得比T2大，反向驅動電流將使T2首先脫離飽和而截止。T2截止後，其集電極電位上升，使T4導通。可是此時T3還未脫離飽和，因此在極短得設計內T3和T4將同時導通，從而產生很大的ic4
，使電源電流形成尖峰電流。圖中的R4正是為了限製此尖峰電流而設計。

 

低功耗型TTL門電路中的R4較大，因此其尖峰電流較小。當輸入電壓由低電平變為高電平時，與非門輸出電平由高變低，這時T3、T4也可能同時導通。但當T3開始進入導通時，T4處於放大狀態，兩管的集－射間電壓較大，故所產生的尖峰電流較小，對電源電流產生的影響相對較小。

 

產生尖峰電流的另一個原因是負載電容的影響。與非門輸出端實際上存在負載電容CL，當門的輸出由低轉換到高時
，電源電壓由T4對電容CL充電，因此形成尖峰電流。

 

當與非門的輸出由高電平轉換到低電平時，電容CL通過T3放電。此時放電電流不通過電源，故CL的放電電流對電源電流無影響。

 

尖峰電流的抑製方法：

 

1、在電路板布線上采取措施，使信號線的雜散電容降到最小
；

 

2
、 另一種方法是設法降低供電電源的內阻，使尖峰電流不至於引起過大的電源電壓波動；

 

3、 通常的作法是使用去耦電容來濾波
，一般是在電路板的電源入口處放一個1uF～10uF的去耦電容
，濾除低頻噪聲；在電路板內的每一個有源器件的電源和地之間放置一個0.01uF～0.1uF的去耦電容（高頻濾波電容），yongyulvchugaopinzaosheng。lvbodemudeshiyaolvchudiejiazaidianyuanshangdejiaoliuganrao，danbingbushishiyongdedianrongrongliangyuedayuehao
，yinweishijidedianrongbingbushilixiangdianrong，bujubeilixiangdianrongdesuoyoutexing。

 

去耦電容的選取可按C=1/F計算
，其中F為電路頻率，即10MHz取0.1uF，100MHz取0.01uF。一般取0.1~0.01uF均可。

 

fangzhizaiyouyuanqijianbangdegaopinlvbodianrongdezuoyongyouliangge
，qiyishilvchuyandianyuanchuandaoguolaidegaopinganrao，qiershijishibuchongqijiangaosugongzuoshisuoxudejianfengdianliu。suoyidianrongdefangzhiweizhishixuyaokaolvde。

 

實際的電容由於存在寄生參數，可等效為串聯在電容上的電阻和電感，將其稱為等效串聯電阻（ESR）和等效串聯電感（ESL）。這樣，實際的電容就是一個串聯諧振電路，其諧振頻率為：

 

 

實際的電容在低於Fr的頻率呈現容性
，而在高於Fr的頻率上則呈現感性，所以電容更象是一個帶阻濾波器。

 

10uF的電解電容由於其ESL較大
，Fr小於1MHz，對於50Hz這樣的低頻噪聲有較好的濾波效果，對上百兆的高頻開關噪聲則沒有什麼作用。

 

電容的ESR和ESL是(shi)由(you)電(dian)容(rong)的(de)結(jie)構(gou)和(he)所(suo)用(yong)的(de)介(jie)質(zhi)決(jue)定(ding)的(de)，而(er)不(bu)是(shi)電(dian)容(rong)量(liang)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)更(geng)大(da)容(rong)量(liang)的(de)電(dian)容(rong)並(bing)不(bu)能(neng)提(ti)高(gao)抑(yi)製(zhi)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)的(de)能(neng)力(li)，同(tong)類(lei)型(xing)的(de)電(dian)容(rong)
，在(zai)低(di)於(yu)Fr的頻率下
，大容量的比小容量的阻抗小，但如果頻率高於Fr，ESL決定了兩者的阻抗不會有什麼區別。

 

電(dian)路(lu)板(ban)上(shang)使(shi)用(yong)過(guo)多(duo)的(de)大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)對(dui)於(yu)濾(lv)除(chu)高(gao)頻(pin)幹(gan)擾(rao)並(bing)沒(mei)有(you)什(shen)麼(me)幫(bang)助(zhu)
，特(te)別(bie)是(shi)使(shi)用(yong)高(gao)頻(pin)開(kai)關(guan)電(dian)源(yuan)供(gong)電(dian)時(shi)。另(ling)一(yi)個(ge)問(wen)題(ti)是(shi)，大(da)容(rong)量(liang)電(dian)容(rong)過(guo)多(duo)，增(zeng)加(jia)了(le)上(shang)電(dian)及(ji)熱(re)插(cha)拔(ba)電(dian)路(lu)板(ban)時(shi)對(dui)電(dian)源(yuan)的(de)衝(chong)擊(ji)，容(rong)易(yi)引(yin)起(qi)如(ru)電(dian)源(yuan)電(dian)壓(ya)下(xia)跌(die)、電路板接插件打火
、電路板內電壓上升慢等問題。

 

PCB布局時去耦電容擺放

 

對(dui)於(yu)電(dian)容(rong)的(de)安(an)裝(zhuang)

，首(shou)先(xian)要(yao)提(ti)到(dao)的(de)就(jiu)是(shi)安(an)裝(zhuang)距(ju)離(li)。容(rong)值(zhi)最(zui)小(xiao)的(de)電(dian)容(rong)，有(you)最(zui)高(gao)的(de)諧(xie)振(zhen)頻(pin)率(lv)，去(qu)耦(ou)半(ban)徑(jing)最(zui)小(xiao)
，因(yin)此(ci)放(fang)在(zai)最(zui)靠(kao)近(jin)芯(xin)片(pian)的(de)位(wei)置(zhi)。容(rong)值(zhi)稍(shao)大(da)些(xie)的(de)可(ke)以(yi)距(ju)離(li)稍(shao)遠(yuan)，最(zui)外(wai)層(ceng)放(fang)置(zhi)容(rong)值(zhi)最(zui)大(da)的(de)。但(dan)是(shi)，所(suo)有(you)對(dui)該(gai)芯(xin)片(pian)去(qu)耦(ou)的(de)電(dian)容(rong)都(dou)盡(jin)量(liang)靠(kao)近(jin)芯(xin)片(pian)。

 

下麵的圖1就是一個擺放位置的例子。本例中的電容等級大致遵循10倍等級關係。

 

 

haiyouyidianyaozhuyi，zaifangzhishi，zuihaojunyunfenbuzaixinpiandesizhou，duimeiyigerongzhidengjidouyaozheyang。tongchangxinpianzaishejideshihoujiukaolvdaoledianyuanhediyinjiaodepailieweizhi
，yibandoushijunyunfenbuzaixinpiandesigebianshangde。yinci


，dianyaraodongzaixinpiandesizhoudoucunzai，quouyebixuduizhenggexinpiansuozaiquyujunyunquou。ruguobashangtuzhongde680pF電容都放在芯片的上部
，由於存在去耦半徑問題，那麼就不能對芯片下部的電壓擾動很好的去耦。

 

電容的安裝

 

在安裝電容時，要從焊盤拉出一小段引出線
，然後通過過孔和電源平麵連接，接地端也是同樣。這樣流經電容的電流回路為：電源平麵->過孔->引出線->焊盤->電容->焊盤->引出線->過孔->地平麵，圖2直觀的顯示了電流的回流路徑。

 

 

第一種方法從焊盤引出很長的引出線然後連接過孔
，這會引入很大的寄生電感，一定要避免這樣做

，這是最糟糕的安裝方式。

 

第二種方法在焊盤的兩個端點緊鄰焊盤打孔
，比第一種方法路麵積小得多，寄生電感也較小

，可以接受。

 

第三種在焊盤側麵打孔，進一步減小了回路麵積
，寄生電感比第二種更小，是比較好的方法。

 

第(di)四(si)種(zhong)在(zai)焊(han)盤(pan)兩(liang)側(ce)都(dou)打(da)孔(kong)
，和(he)第(di)三(san)種(zhong)方(fang)法(fa)相(xiang)比(bi)
，相(xiang)當(dang)於(yu)電(dian)容(rong)每(mei)一(yi)端(duan)都(dou)是(shi)通(tong)過(guo)過(guo)孔(kong)的(de)並(bing)聯(lian)接(jie)入(ru)電(dian)源(yuan)平(ping)麵(mian)和(he)地(di)平(ping)麵(mian)
，比(bi)第(di)三(san)種(zhong)寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)更(geng)小(xiao)，隻(zhi)要(yao)空(kong)間(jian)允(yun)許(xu)

，盡(jin)量(liang)用(yong)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)。最(zui)後(hou)一(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)在(zai)焊(han)盤(pan)上(shang)直(zhi)接(jie)打(da)孔(kong)，寄(ji)生(sheng)電(dian)感(gan)最(zui)小(xiao)
，但(dan)是(shi)焊(han)接(jie)是(shi)可(ke)能(neng)會(hui)出(chu)現(xian)問(wen)題(ti)，是(shi)否(fou)使(shi)用(yong)要(yao)看(kan)加(jia)工(gong)能(neng)力(li)和(he)方(fang)式(shi)。

 

需要強調一點：有(you)些(xie)工(gong)程(cheng)師(shi)為(wei)了(le)節(jie)省(sheng)空(kong)間(jian)，有(you)時(shi)讓(rang)多(duo)個(ge)電(dian)容(rong)使(shi)用(yong)公(gong)共(gong)過(guo)孔(kong)，任(ren)何(he)情(qing)況(kuang)下(xia)都(dou)不(bu)要(yao)這(zhe)樣(yang)做(zuo)。最(zui)好(hao)想(xiang)辦(ban)法(fa)優(you)化(hua)電(dian)容(rong)組(zu)合(he)的(de)設(she)計(ji)，減(jian)少(shao)電(dian)容(rong)數(shu)量(liang)。

 

由於印製線越寬，電感越小

，從焊盤到過孔的引出線盡量加寬，如果可能，盡量和焊盤寬度相同。這樣即使是0402封裝的電容
，你也可以使用20mil寬的引出線。引出線和過孔安裝如圖4所示，注意圖中的各種尺寸。

 

 

以上內容轉載自電磁兼容測試微信公眾號。

 

 

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