用钽电容器代替铝电容器，用于加速度计大容量旁路

我目前正在设计一个包含ST的AIS3624DQ加速度计的设计。在数据表中，它说（第17页第4节）：

“应将电源去耦电容器（100 nF陶瓷，10μF铝）放置在尽可能靠近器件引脚14的位置（常规设计做法）。”

是否可以用钽电容器代替10μF的铝（由于尺寸较大）？

您可以用钽代替铝电解，但最好不要使用。

如今，陶瓷可以轻松在10s的电压范围内覆盖10 µF的电压。使用电解或钽是没有意义的。如果您使用陶瓷作为较大的值，则也不需要单独的100 nF（无论如何该值为1980s）电容器。

考虑一下这里发生了什么以及数据表试图说什么。这些设备因对电源噪声非常敏感而臭名昭著。其实我已经见过类似的部分AMPLIFY从电源到输出的电源纹波。因此，数据表希望您在设备的电源线上放置“大量”的电容。这就是10 µF的来源。早在撰写本数据表时，或者是撰写此数据表的人停止跟上发展的步伐时，对于任何适用于高频的电容器技术来说，10 µF的需求都是不合理的。因此，他们建议使用10 µF的“大容量”电容进行电解，但是要在其上放置一个100 nF的陶瓷。尽管该陶瓷的电容要小100倍，但它在高频下的阻抗将比电解低。

即使在最近的15至20年左右的时间里，100 nF仍可以是1 µF，而不会造成负担。100 nF的共同值来自古老的通孔时代。那是最大尺寸的廉价陶瓷电容器，在数字芯片所需的高频下仍像电容器一样工作。看看1970年代的计算机主板，您会在每个数字IC旁边看到一个100 nF的磁盘电容器。

不幸的是，使用100 nF进行高频旁路已成为一个传奇。但是，今天的1 µF多层陶瓷电容器价格便宜，并且实际上比更新世的旧带引线100 nF电容具有更好的特性。查看一系列陶瓷电容的阻抗与频率的关系图，您会发现1 µF的阻抗几乎比100 nF的阻抗都低。在谐振点附近的100 nF处可能会有一个小幅度的下降，在该处它的阻抗低于1 µF，但这将很小并且不太相关。

因此，问题的答案是使用单个10 µF陶瓷。确保在使用的电源电压下，无论实际使用的电压是10 µF还是更高。某些类型的陶瓷的电容会随施加的电压而下降。实际上，今天您可以使用15或20 µF的陶瓷，并且与数据手册中推荐的100 nF陶瓷和10 µF电解电容器相比，其全线特性更好。

与奥林·拉斯洛普（Olin Lathrop）的答案相反，陶瓷电容器并不是解决所有板级旁路问题的解决方案。甚至仅陶瓷电容器的选择甚至可能损害设计的性能。

关于某些陶瓷介电配方的一个重要事实是它们表现出压电特性：它们可以将机械能转换为电能。对于加速度计，这种微音行为可以将100 Hz的振动耦合到设备的电源中。该振动正好在感兴趣的频带中，因为它是加速度计正在测量的东西，这意味着它不能被数字滤除。

陶瓷电容器还具有施加直流偏置时电容的特性损耗。例如，Murata GRM188R61A106KAAL＃器件的电容与直流偏置曲线为：

根据交互式图表，在典型的3.3V工作输入下，该特定电容器的有效电容仅为5.337uF，在额定直流偏置的一半以下时，其损耗几乎是额定电容的50％。尽管此应用的体电容不需要特定值，但对于具有最小电容要求的应用来说，这可能是“难题”。

另外，铝电解电容器和钽电容器的ESR可以是有利的。因为它使电容器有损耗，所以它将抑制振荡并有助于限制瞬态峰值。凌力尔特（Linear Technology）的应用笔记描述了在热插拔电源输入上仅使用陶瓷电容器的危害。此外，某些电源具有输出旁路电容ESR要求，如本 TI应用笔记中所述。要使用极低ESR的陶瓷电容器，实际上需要通过在电容器上串联一个10毫欧的电阻来消除其低ESR。

铝电容器似乎是大容量旁路设备。

钽的 ESR通常比铝器件低，但在这里这并不重要，因为陶瓷器件无论如何都将具有低ESR。

因此，使用钽装置代替铝电解装置应该没问题。

确保使用额定至少为2Vcc的设备。

已经有一些很好的答案（仅使用MLCC），但是我要补充一点，对于高频去耦，应使用紧密耦合的电源层（即无铁心）。使它们的重叠区域尽可能方便，并在靠近IC电源/接地引脚的地方放置多个过孔。这是获得真正的高频去耦的最佳方法。然后，将MLCC电容器尽可能合理地靠近这些通孔放置。避免使用多个电容器值，如果一个电容器不够用，则应使用多个相同的电容器。并联使用例如10n，100n，1u的风险是谐振阻抗峰值。

以上将为您提供去耦时最低的总阻抗。

另外，应避免使用数字IC的铁氧体磁珠，但这当然在上面暗示了。