PCB科技 - PCB中去耦電容器的設計探討

旁路和去耦通過防止有用能量從一個電路轉移到另一個電路並改變雜訊能量的傳輸路徑來提高配電網的質量。 它有3個基本概念：電源、接地層、組件和內層電源連接。

去耦是指從電源側傳輸射頻能量 高頻PCB 當設備高速打開和關閉時，將設備連接到配電網. 去耦電容器還為設備和組件提供局部直流電源, 這有助於减少跨板電流傳播中的浪湧峰值.

在數位電路和IC控制器電路中，有必要進行功率解耦。 當元件開關消耗直流能量時，在沒有去耦電容器的配電網絡中會出現瞬態尖峰。 這是因為電源網絡中存在一定的電感，去耦電容器可以提供無電感或電感非常小的局部電源。 通過將電壓保持在恒定參考點，去耦電容器可防止故障邏輯轉換並减少雜訊產生，因為它為高速開關電流提供了回路區域，而不是元件和遠程電源之間的大回流區域。

PCB中的去耦電容器可以大大减少電流回路面積。 去耦電容器的另一個功能是提供局部儲能源，從而减少電源的輻射路徑。 電路中射頻能量的產生與I·A·F成正比，其中I是回流電流； A是回路的面積； F是電流的頻率。 由於電流和頻率是在器件選擇過程中確定的，囙此减少電流回路面積以减少輻射非常重要。 在具有去耦電容器的電路中，電流在小射頻電流回路中流動，從而降低射頻能量。 通過放置去耦電容器可以獲得較小的回路面積。

如上圖所示，δU是由地線上的L·di/dt產生的雜訊，該雜訊流入去耦電容。 該△U將共模電壓從電路板上的接地結構和配電系統驅動到整個電路板。 囙此，δU的减少與接地阻抗以及去耦電容的使用和位置有關。

解耦也是一種通過在訊號線和電源線之間以及平面之間提供低阻抗電源來克服物理和時間限制的方法。 在頻率上升到自諧振點之前，隨著頻率的新增，去耦電容器的阻抗將變得越來越低，從而使高頻雜訊有效地從訊號線中排出，剩餘的低頻輻射能量將不會產生影響。 根據去耦電容器的原理，如果從電力線吸收能量比較困難，則大部分能量將從去耦電容器獲得，充分發揮去耦電容器的作用，同時，電力線上的di/DT雜訊將較小。 這樣，可以人為地新增電力線上的阻抗。

在集成電路電源線上串聯鐵氧體磁珠是一種常見的方法。 由於鐵氧體磁珠對高頻電流具有較大的阻抗，囙此增强了電源的去耦電容效果。

旁路是從組件或電纜中排出不必要的共模射頻能量。 其實質是創建一個交流旁路，將不必要的能量從脆弱地區排出。 此外，它還提供過濾功能。 它的過濾能力明顯受到自身頻寬的限制。 旁路有時統稱為濾波器設計。 旁路或濾波通常應用於電源和接地之間、訊號和接地之間或不同接地之間。 它不同於解耦。 但電容器的使用是相同的，囙此通常描述的電容器特性適用於去耦和旁路。

當使用的訊號引脚在容量負載下同時打開和關閉時，能量存儲用於保持提供給設備的恒定直流電壓和電流。 它還可以防止由於設備的DI/DT浪湧而導致的功率下降。 如果解耦是高頻類別，則儲能可以理解為低頻類別。