PCB科技 - PCB佈線跡線電容小算盘

電容器，也稱為“電容”，是指在給定的電勢差下存儲的自由電荷量，是電路設計中常見且重要的無源器件之一。 電容器在高速電路中通常起著重要作用。

PCB佈線旁路電容器是指在PCB設計中在電路佈線旁邊添加電容器，以降低雜訊，提高信號完整性和穩定性。 在高頻電路設計中，旁路電容是一種常用的解決方案，可以有效消除電路中的雜訊干擾，提高訊號傳輸質量。

旁路電容器是一種通常與電源或特定訊號線並聯使用的電容器。 其主要功能是為電路提供快速的電流供應，以滿足瞬態電流需求，並濾除不需要的高頻訊號干擾。 旁路電容器的設計可以幫助最大限度地减少電源雜訊，保護電路元件，提高電子設備的效能和穩定性。

電容器是電容器的縮寫，由兩個彼此靠近的導體組成，中間夾著一層非導電絕緣介質。 當在電容器的兩個極板之間施加電壓時，電容器將儲存電荷。

電路中與負載並聯的電容器可以抵抗電流變化引起的電壓變化，使負載的工作電壓更加穩定。

在訊號傳輸電路中使用電容器、電阻器和電感器可以形成各種濾波器來淨化訊號。

如何在PCB設計中放置電容器

電容器在高速PCB設計中起著重要作用，通常是PCB上最常用的器件。 在PCB中，電容器通常分為濾波電容器、去耦電容器、儲能電容器等。

1.電源輸出電容器、濾波電容器

我們通常將電源模組輸入和輸出電路中的電容器稱為濾波電容器。 簡單地說，它是一個確保穩定輸入和輸出電源的電容器。 在電源模組中放置濾波電容器的原理是“先大後小”。

設計電源時，應注意接線和銅片是否足够寬，通孔數量是否足够，以確保電流容量滿足要求。 通過將通孔的寬度和數量與電流大小相結合進行評估。

2.去耦電容器

高速IC的電源引脚需要足够的去耦電容，最好確保每個引脚都有一個。 在實際設計中，如果沒有空間放置去耦電容器，可以酌情將其拆除。

IC電源引脚的去耦電容器的電容值通常相對較小，如0.1μF、0.01μF等； 相應的封裝也相對較小，如0402封裝、0603封裝等。放置去耦電容器時，應注意以下幾點。

1）盡可能靠近電源引脚放置，否則去耦可能無效。 理論上，電容器具有一定的去耦半徑範圍，囙此應嚴格遵循接近原理。

2）從去耦電容器到電源引脚的引線應盡可能短，引線應加厚，通常線寬為8-15密耳（1mil=0.0254mm）。 加粗的目的是降低引線電感，保證電源效能。

3）在去耦電容器的電源和接地引脚從焊盤引出後，在附近鑽孔並連接到電源和接地面。 引線也應加厚，通孔應盡可能大。 如果可以使用直徑為10ml的孔，則不需要8mil的孔。

4）確保解耦回路盡可能小。 常見的BGA封裝通常具有放置在BGA下方（即背面）的去耦電容器。 由於BGA封裝的高引脚密度，去耦電容器通常不會大量放置，但應盡可能多地放置。

3.儲能電容器

儲能電容器的功能是確保IC在用電時能够在最短的時間內提供電能。 儲能電容器的電容值一般比較大，相應的封裝也比較大。在PCB中，儲能電容可以放置在離器件更遠的地方，但也不能太遠。

電容器風扇孔和風扇線的原理如下。

1）儘量使引線短而粗，以减少寄生電感。

2）對於儲能電容器或過電流較大的設備，建議盡可能多地鑽孔。

3）當然，電效能最好的風扇孔是圓盤上的孔。 實際需要綜合考慮。

在現代電子設計中，旁路電容器在PCB佈線中起著至關重要的作用。 它們不僅有助於提高電路的穩定性和效能，而且對信號完整性和電源干擾抑制也有重大影響。

1.雜訊濾波

旁路電容器的主要用途之一是有效濾除電源上的雜訊。 這些電容器通過提供將高頻雜訊訊號直接引導到地的低阻抗路徑來减少電源雜訊對電路的影響。 特別是在高速數位電路中，旁路電容器可以顯著提高訊號質量，保證電路穩定運行。

2.瞬態電流支持

在電路中，一些設備在切換時會立即需要大量的電流。 旁路電容器可以快速提供這些瞬態電流，以確保集成電路（IC）在運行過程中始終接收穩定的電源電壓。 通過最大限度地减少電源電壓的暫態變化，旁路電容器有助於保持系統的穩定性和可靠性。

3.輸入和輸出過濾

旁路電容器在輸入和輸出端提供頻率選擇性濾波，允許直流訊號通過，同時阻斷交流訊號。 此功能在電源設計中尤為重要，可以最大限度地减少對敏感組件的干擾。 它們確保了電路在不同頻率下的訊號傳輸質量，並提高了整個系統的效能。

4.PCB佈局設計中的考慮因素

在PCB佈局設計中，旁路電容器應靠近電源引脚放置，以確保它們能够快速回應電流需求。 同時，設計者需要最小化旁路電容器和其他組件之間的分佈電感，以提高它們的效能。 這種佈局最大限度地提高了旁路電容器對高頻雜訊的濾波效果。

旁路電容器在PCB佈線中具有多種重要用途，包括雜訊濾波、瞬態電流支持和輸入/輸出濾波。通過適當的佈局和設計，旁路電容器可以顯著提高電路的穩定性和效能，為電子設備提供更可靠的工作環境。