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去耦电容的有效使用方法之一是用多个(而非1个)电容进行去耦。使用多个电容时,使用相同容值的电容时和交织使用不同容值的电容时,效果是不同的。
$ ~8 V9 g0 ]! ~; R- {: W去耦电容的有效使用方法, r" `, g3 A" h: b, w
去耦电容有效使用方法的要点大致可以分为两种。
; _& j1 F2 s; l7 p F8 L' o& |本文就以下三点中的“要点1”进行介绍,请大家继续期待今后的文章。9 I: t6 O0 \( e8 F
● 要点1:使用多个去耦电容5 C0 I' q3 Q4 Z1 v$ `: q
● 要点2:降低电容的ESL(等效串联电感)
: |/ s* l8 k7 Y2 @8 N( Q3 w8 N● 其他注意事项
; O5 g ?) y1 m p1 ?( Z要点1:使用多个去耦电容5 q! U/ m. n' C; B ?6 V# X
去耦电容的有效使用方法之一是用多个(而非1个)电容进行去耦。使用多个电容时,使用相同容值的电容时和交织使用不同容值的电容时,效果是不同的。- ?$ i {6 ]2 u t9 j! V/ q
使用多个容值相同的电容时7 z2 H* d+ W' R2 ?6 J
下图是使用1个22μF的电容时(蓝色)、增加1个变为2个时(红色)、再增加1个变为3个(紫色)时的频率特性。
+ L T% A" g. a* ^) h3 _如图所示,当增加容值相同的电容后,阻抗在整个频率范围均向低的方向转变,也就是说阻抗越来越低。
. g, D& f. [7 p# l+ @这一点可通过思考并联连接容值相同的电容时,到谐振点的容性特性、取决于ESR(等效串联电阻)的谐振点阻抗、谐振点以后的ESL(等效串联电感)影响的感性特性来理解。
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并联的电容容值是相加的,所以3个电容为66μF,容性区域的阻抗下降。
' `0 ^" P+ d+ v谐振点的阻抗是3个电容的ESR并联,因此为,假设这些电容的ESR全部相同,则ESR减少至1/3,阻抗也下降。
1 w3 [" v# |7 A$ o+ y谐振点以后的感性区域的ESL也是并联,因此为,假设3个电容的ESL全部相同,则ESL减少至1/3,阻抗也下降。+ a7 v' ?# ^4 ?7 s
由此可知,通过使用多个相同容值的电容,可在整个频率范围降低阻抗,因此可进一步降低噪声。( E& p: ]2 k D; M
使用多个容值不同的电容时
' e3 x# s5 d! e% ~+ k1 W! y/ z( I这些曲线是在22μF的电容基础上并联增加0.1μF、以及0.01μF的电容后的频率特性。9 O9 T3 j& z; F9 @5 D' r7 z& x
通过增加容值更小的电容,可降低高频段的阻抗。相对于一个22μF电容的频率特性来说,0.1μF和0.01μF的特性是合成后的特性(红色虚线)。
3 q5 \2 D) I6 v: r% J1 U这里必须注意的是,有些频率点产生反谐振,阻抗反而增高,EMI恶化。反谐振发生于容性特性和感性特性的交叉点。
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所增加电容的电容量,一般需要根据目标降噪频率进行选型。
, [9 P' l+ C' z. k) m) c另外,在这里给出的频率特性波形图是理想的波形图,并未考虑PCB板的布局布线等引起的寄生分量。在实际的噪声对策中,需要考虑寄生分量的影响。下一篇文章将介绍第2个要点。# V, Q7 u% O9 {% H% w
关键要点:: ^ I! r$ O# @- e" ~( J
去耦电容的有效使用方法有两个要点:0 E0 X' c/ Z1 v3 Y4 _& N0 M
①使用多个电容7 B8 m0 v4 G' B6 p
②降低电容的ESL。
, F4 ]. T5 K/ |: O6 G: c使用多个电容时,容值相同时和不同时的效果不同。2 @( i7 A# j- h4 f8 T( S5 _, E% S
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