模拟IC(例如LM339,LM324…)是否需要去耦电容?


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通常跨IC电源线放置100n至1µF的去耦电容,用于数字逻辑。

对于模拟电路,当微控制器和数字逻辑也共享环境时,是否需要去耦电容?

我从未放置过它们,也没有遇到任何麻烦,但是我还没有生产产品,所以不会有太多经验。

Answers:


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在必须通过FCC的用于生产的混合信号环境中,绝对可以。

更具体地说,您需要做的是查看当前的使用情况,将出现的频率,并确定将电源的总电容最小化所需的总电源电容。否则,您会在电源板上振铃,这可能是一个巨大的EMI问题。

假设您有电源和接地层,则将从PCB叠层中获得一些电容。然后,您通常会提出所需的电容和电容器尺寸,以实现您的目标。

例如,您可以提出类似的内容:

  • 30 0.1uF最大0603
  • 30 10nF 0402避免引线电感
  • 5 10uF钽

然后以逻辑方式将它们撒在周围。每个电源引脚1个0.1uF和1个10nF。每个主要IC或靠近一部分较小电流/模拟IC的地方,最多只能拉一个帐篷。

使用混合信号设计时,您始终必须记住,由于信号是低频模拟信号,您仍然必须将其视为EMI威胁。无论您的隔离多么惊人,系统其余部分都会在该信号上产生瞬态信号。

不仅在这里谈论高速。时钟为25Mhz的系统很容易出现这些问题,使FCC严重失败(请信任我:0)


我要补充两点。1)如果您无法在PCB上安装0402,则可以跳过此级别的旁路。经验法则通常是“使用给定封装尺寸可以承受的最大电容”,除非您对电感有偏执。
ajs410

h 2)用作电源输入盖时,请小心钽盖。他们不喜欢浪涌电流。
ajs410

您的第一点不适用于旁路以减少EMI /噪声纹波。与其在电源引脚上贴上最大的电容,还不如查看预期的纹波频率,并选择在这些频率下阻抗最小的电容器。这取决于辩证法,封装,构造和电容。如果使用25Mhz系统时钟,则危险频率将为25,75,125,175,225。通常选择0.1uf覆盖低端,而10nF通常在80-300MHz左右有效。
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我采用的方法是确定尺寸和频率响应方面的去耦需求。所以说我知道我需要从0到250mhz的覆盖范围,因此我选择任何一组电容导致对地阻抗始终小于0.1ohm。将标准MLCC与X7R辩证法配合使用时,0.1uF和10nF的覆盖范围从〜4Mhz到250Mhz,这是我最关心的问题。在音频范围内,低于20kHz的陶瓷ESR会稍微增加安静度,因此使用电解材料是有益的,无论是钽还是铝。因此,这些用于低频批量旁路。
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然后,根据各种电源上的电流消耗,确定需要多少电容。如果您知道电流消耗,则可以知道所代表的电阻,并可以计算出所需的电容,以实现所需的纹波减小。
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这实际上取决于您使用的IC。通常,模拟设备的带宽越高,电源去耦就越重要。在大多数情况下,不同设备的数据手册都会为您提供所需的指示。如果未正确旁路,任何高速放大器或比较器都可能会产生振荡。


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比较器和运算放大器之类的模拟IC当然确实需要去耦,尤其是当它们用作磁滞开关时。如果没有良好的去耦并且电源上存在一些HF噪声,您会看到非常奇怪的行为(状态之间很常见的反弹)。

来自模拟开关电源背景-如果我怀疑运算放大器或比较器没有按照我的预期去做,我经常检查的前两件事是:(1)是否有去耦电容器,(2)如果有,它在布局中是否处于良好的电气位置?


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在运算放大器上使用去耦电容时要考虑的另一点是,它们需要从轨到地,而不是从轨到地。例如,具有+/- 5 V电源轨的运算放大器需要在每个电源轨与地之间电容一个。这将确保运算放大器具有正确去耦的电源。

您还需要将它们放在信号路径上,例如,在反馈电阻上跨接一个小电容器,将有助于您的运算放大器电路从仿真器过渡到真实的PCB,且无噪声和振荡。


除了跨两个导轨的电路外,我还看到了带有导轨至接地电容的电路。将一个安装在轨道上有什么好处吗?
Thomas O

将它们放在两个导轨上没有优势。最好将它们保持在接地状态,因为它提供了一条从导轨到接地层的噪声路径,因为这是您的0 V电位源,所有东西都需要退耦!
smashtastic,2010年

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通常我会去了没有。去耦电容器对数字电路至关重要的原因是,在切换状态时,它们可以使用大电流。然后,电容器将减小该电流环路的大小,甚至减小从电源汲取的电流。对于模拟电路,这可能不是问题,尽管有时它是一个问题的原因是,由于电源噪声,模拟电路将产生较差的结果。因此,将敏感的模拟电路与自己的电源分开,可能通过电容器和电感器将其平滑。

但是,我也没有经验,因此请尽快寻求更好的答案。

编辑:的确有更好的答案。不要去耦运算放大器,尤其是比较器。很高兴我学到了一些东西!


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感谢&+1回答。像LM339之类的设备可能会快速更改,并且其电流消耗可能会有所不同。在某些情况下,这里是否需要去耦?
Thomas O

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啊,比较器。那我将倾向于使用电容器。他们不应该受伤。
Yann Vernier 2010年
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