如何为IC选择电容器

我是软件行业电子产品的初学者。通过一些自学的东西，我试图实现一些基本的Arduino电路。我的困惑主要是关于电容器。我对电容器的理解是，它们可以充当电力存储几秒钟或几毫秒。

我发现大多数IC必须在其引脚上连接电容器。

我的困惑是如何找出哪些引脚需要电容器，以及如何找到用于电路的正确电容器或用于IC的电容器。

最后，为什么在这种情况下电路中需要电容器？

您所指的是所谓的去耦电容器，用于去耦总线上的IC电源引脚。换句话说，如果总线上的另一个设备快速导通并吸收大量电流，则可以防止敏感IC被“饿死”，这会在一段时间内降低总线电压。电容器提供启动设备所需的额外电流，并防止其芯片遭受总线突然负载的影响。这对于快速切换的高速设备通常是必需的，因为这会消耗大量电流。电容器不一定要根据其电容来选择，而要取决于其ESR（等效串联电阻）和ESL（等效串联电感）。理想情况下，您将确定器件打开的速度，并为此速度选择具有最低ESR / ESL的电容器。最常见的去耦电容值可能是0。1uF，但对于更快的电路，您可能需要0.01uF或0.001uF（再次取决于在这些速度下的ESR和ESL）。如果同一总线上存在多个具有不同速度的设备，则可能需要多个去耦电容器，每种速度都需要一个去耦电容器。

数据表中有100的99倍会告诉您确切要在哪个引脚上使用哪个值的去耦电容器，因此请阅读数据表。ADI公司的本教程也是一个很好的资源。

这都是由于电感：

假设您的微控制器消耗的电源电流在5ns内从1mA上升到11mA，然后在每次处理一条指令时又回到1mA。

di / dt = 10mA / 5ns = 2000000 A / s

现在，电感两端的电压为v = L di / dt，从电源到微控制器的走线具有50nH电感...

v = L di / dt =电源上的压降100mV。

好的，它还不会崩溃，因为它是一个慢速微型芯片，不使用大量电流...但是一个更快的微型芯片或其他采用更快/更高电流尖峰的芯片需要其功率来自低电感源避免在汲取电流脉冲时出现电压骤降，而靠近放置的电容器是实现此目的的好方法。

同样重要的是，电容器可以在一个小的局部环路中保持微控制器汲取的噪声电流。

环形天线的效率与面积成正比，因此，当电容器闭合时，辐射噪声的数量将少得多。

另外，如果您还有其他组件，例如同一电源上的运算放大器，那么微型电容将防止微型噪声将运算放大器的电源搞砸，这会在输出端造成一些垃圾...

因此，在这里，上限是：

• 电源完整性：电容在本地提供高di / dt电源电流
• EMI：减少环形天线面积
• EMC：将噪声排除在其他敏感设备之外

现在，如何选择值：

• 一卷100x 25V 0805 X7R的100nF成本为1.40欧元，1µF成本为5.40欧元。因此，请购买一卷100 µF。
• 每当您在电路上放置一个去耦电容器时，请记住如果您花10分钟阅读数据表，发现100nF可以工作，那么如果您仅建造一个单元就损失了10分钟并节省了4美分。
• 我只放了1µF，保证每次都能工作。此外，它的振铃更少，与低ESR电解液等效果更好。
• 我也使用25V的电容，所以我只需要储备一个3.3V至15V的值...

所以我的困惑是如何找到我们需要电容连接的引脚

对于您使用的每个芯片，都会有一个数据表告诉您，如果没有告诉您，是因为该芯片来自特定的逻辑系列（例如），并且会针对该系列提供制造商的通用数据表。会告诉你。

以及如何找到用于电路的正确电容器或用于IC的电容器。

参见上文-位于数据表中。

最后，为什么在这种情况下的电路中需要电容器？

许多芯片将“消耗”电流脉冲，而电容器将提供那些能量脉冲，因此整个电源接线（或PCB上的走线）不必处理这些情况。这意味着更好的可靠性，并减少了对其他芯片和系统的辐射和传导辐射。

某些运算放大器之类的IC将依靠电容器来维持性能并避免输出不稳定，尤其是在驱动某些负载时。

级别1（通常足够好，并不总是如此。）：只需在> 10uF和100nF并联时拍击，后者的引线越短越好。

级别2：按照建议阅读数据表。

级别3：阅读凌力尔特应用笔记47。

另外，请考虑在去耦电路中使用铁氧体磁珠。

据我所知，电容并不是那么重要，它只是用于VSS和GND之间的一些“过多”能量。因此，通常使用非常低的电容器。我主要使用带有104标记（意思是10e4）的陶瓷电容器，即10e4 pF，即0.1 uF。

给每个电源引脚一个0.1 µF的陶瓷盖，最好与0 µF的钽或陶瓷并联，尺寸为0805或更小。如果您只关注高频噪声，则可以省略10 µF电容，或者用更小的电容代替。要用于低频旁路的较大电容的位置并不是很关键，但是这些电容也应该靠近在半英寸内。