“两个旁路/去耦电容器”规则?


16

我发现了许多关于旁路电容器及其用途的讨论。通常,它们以0.1uF和10uF对的形式出现。为什么必须是一对?是否有人对论文或文章有很好的参考,或者可以提供很好的解释?我希望对为什么两个和EACH的目的有一些理论上的了解。



Answers:


14

实际的电容器具有电感和电阻。旁路电容器的目的是快速响应电流瞬变,以保持稳定的电压。串联电感和电阻与该目标相反。

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

v=Ldidt

通过将电容器并联,电容会增加。通常这很好,因为更多的电容可以抵抗更大的电压变化。

Ceffective=C1+C2+C3

同时,有效降低了并联电阻或电感。该电路的有效电感(电阻相似)为

Leffective=11L1+1L2+1L3

因此,并联电容器会增加您想要的东西(电容)而减少您不需要的东西(电感,电阻)。

而且,低值电容器由于其较小的尺寸而倾向于具有较低的电感,因此更适合于较高频率的操作。

当然,这只能起到一定作用,因为任何可以并联连接电容器的实际方法都会增加电感。在某个时刻,通过路径添加到附加电容器的电感足够大,这毫无用处。正确布局以最小化电感是高频电路设计的重要组成部分。看一下CPU周围的所有电容器,以了解一些想法。在这里,您可以在插槽的中心看到很多,而在板的底部还有许多看不见的:

在此处输入图片说明


23

http://www.ti.com/lit/an/scba007a/scba007a.pdf

您会看到称为“ bank”或“ bulk”电容器的大电容器。当然,较小的电容器也是“旁路”电容器。基本思想是,在现实世界中,电容器的寄生现象并不理想。您的“组”电容器将有助于瞬态功率消耗(实际电流变化的变化),但是由于现实问题,如果RF噪声(EMI)出现在线路上,较小的旁路电容器将使该噪声在接地之前接地短路进入您的IC。此外,这两个电容器都将有助于抑制开关瞬变并改善电路间隔离。

即使物理原理相同,术语也会更改其功能。“组”电容器“提供”了一些额外的电荷(如电荷库)。“旁路”允许噪声绕过您的IC,而不会损害信号。“平滑”电容器可减少电源纹波。“去耦”电容器隔离电路的两个部分。

因此,实际上,您在旁路电容旁边放了一个银行电容,有10uF和0.1uF。但是有两个是任意的。板上有射频吗?也可能需要一个1nF的电容。

在这张照片中可以看到一个真实阻抗的简单示例。理想的上限永远是一个大的向下倾斜。但是,在现实世界中,较小的上限在较高的频率下更好。因此,您将两个(或三个,或很多)堆叠在一起,以获得最低的总阻抗。

“叠加”阻抗

但是,我对此有不同意见,他们说,两者之间的自谐振实际上会在某些频率上产生高阻抗,应避免使用,但这是另一个问题。


3
我真的很喜欢这个答案,但是最后的“ edit”和“ edit 2”尤其让人分心。为什么不将这些信息纳入答案的正文?如果某人确实需要查看编辑历史记录(大多数人则不需要),则可以通过底部的“ X以前编辑”链接来查看它。大多数人都不在乎您是否已编辑答案:他们只是想在他们第一次阅读时以最易读的方式提出最相关的答案。
Phil Frost 2014年

4

我会尝试简单一点。

较小的电容称为旁路电容,但它们的主要目的是处理高频尖峰。它们必须很小,才能根据尖峰的出现频率快速放电和充电。

较大的电容称为散装电容,它们处理较大的电流波动。主要是如果您突然在轨道上施加了巨大的负载,则将需要更大的盖子来提供新的负载。

最重要的是,拥有两个电容器还有助于降低其等效串联电阻(ESR),这是一种继承的变化属性,当制作车载电源时,这一点尤其重要。


小型电容器如何响应快速瞬变而更快地放电?快速放电是什么意思:快速响应电流瞬变以保持稳定的电压,或者在短时间内清空所有存储的能量?您是否想清空电容器的储能?
Phil Frost

1
物理上较小的电容器的电感较小,因此可以更快地释放(并恢复)电荷。不幸的是,物理上较小的电容器只能存储相对少量的电荷
Martin Thompson

@MartinThompson我知道,但这不是答案。它只是说:“ [小电容器]必须很小,才能根据尖峰的出现频率快速放电和充电”。
Phil Frost

4
关键是较大的电容的电感在与开关瞬变相关的高频下非常重要。通常,较大的盖子将是电解的,并且它们由两层卷起的箔构成,因此具有电感性。但是它们在较小的空间中提供了很多电容,因此它们可以存储更多的电荷,但速度相对较慢。小电容通常是盘形的,因此在相同体积下电感要小得多,但电容也要小得多。因此,每个顶盖补偿了彼此的弱点。
peterG 2014年

好的,再一次,很好,但是答案没有那么说。我的评论旨在提出对答案的改进,而不是在别人的答案中征求更多答案。
Phil Frost
By using our site, you acknowledge that you have read and understand our Cookie Policy and Privacy Policy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.