PCB设计中去耦電(diàn)容器的放置

2020-10-17

从最严格的意义上讲，没有(yǒu)定义為(wèi)去耦電(diàn)容器的特定组件。相反，术语去耦電(diàn)容器是指電(diàn)子電(diàn)路中電(diàn)容器的功能(néng)。去耦電(diàn)容器是用(yòng)于稳定電(diàn)源平面上電(diàn)压的電(diàn)容器。 

在涉及半导體(tǐ)IC的任何设计中，您总是需要去耦電(diàn)容器。这是因為(wèi)提供给组件的電(diàn)压遠(yuǎn)遠(yuǎn)不够理(lǐ)想。与理(lǐ)论上描述的完美水平線(xiàn)不同，即使您拥有(yǒu)最干净的電(diàn)源，实际应用(yòng)中的電(diàn)压读数也会波动。

去耦起到储能(néng)器的作用(yòng)，并以两种方式稳定電(diàn)压。当電(diàn)压增加到额定值以上时，去耦電(diàn)容器会吸收过多(duō)的電(diàn)荷。同时，当電(diàn)压下降时，去耦電(diàn)容器释放電(diàn)荷，以确保電(diàn)源稳定。 

通常，您至少需要两个不同值的耦合電(diàn)容器来稳定提供给组件VDD引脚的電(diàn)压。10 uF范围内的電(diàn)容器可(kě)充当较大的缓冲器，以平滑低频波动。高频電(diàn)压变化通过较小(xiǎo)的電(diàn)容器（通常约為(wèi)100 nF）处理(lǐ)。 

缺少去耦電(diàn)容器会导致微控制器操作不稳定。

為(wèi)什么要去耦電(diàn)容放置问题？

有(yǒu)没有(yǒu)想过如果在设计中跳过去耦電(diàn)容会发生什么？我这样做是出于好奇，这里有(yǒu)一些迹象值得关注。 

板载微控制器将无法正常工作，因為(wèi)電(diàn)压波动会将其发送到掉電(diàn)模式，从而使其复位。任何尝试获得可(kě)靠的ADC转换的尝试都是徒劳的，因為(wèi)模拟電(diàn)压源几乎无法稳定。如果要将未安装去耦電(diàn)容器的PCB发送到现场，则由于更大的電(diàn)气噪声，您将遇到怪异的问题。

那么，在PCB上放置几个去耦電(diàn)容器是否可(kě)以解决问题？ 

这取决于。

去耦電(diàn)容器的放置对于缓解電(diàn)压波动至关重要。如果您没有(yǒu)将電(diàn)容器放置在正确的位置，那么效果将是最小(xiǎo)的。在某些情况下，去耦電(diàn)容器的错误放置本身可(kě)能(néng)会成為(wèi)问题，因為(wèi)它可(kě)能(néng)会吸收耦合到铜走線(xiàn)上的EMI。

去耦電(diàn)容器在哪里放置？

与寻找现代花(huā)瓶的最佳位置不同，放置去耦電(diàn)容器更為(wèi)容易。

去耦電(diàn)容位置的黄金法则是最小(xiǎo)化组件的電(diàn)压引脚和電(diàn)容之间的距离。这意味着您需要将去耦電(diàn)容尽可(kě)能(néng)靠近IC的引脚放置。如果要设计多(duō)层PCB，请将電(diàn)容器放在组件焊盘下方。在单层设计中，電(diàn)容器放置在靠近引脚的位置，并以短走線(xiàn)布線(xiàn)。 

将去耦電(diàn)容器靠近電(diàn)压引脚放置。

如前所述，您需要一个10uF和一个100 nF的電(diàn)容器来稳定低频和高频波动。应将100 nF電(diàn)容器放置在最靠近電(diàn)压引脚的位置，然后再放置10 uF電(diàn)容器。对IC上的VDD引脚重复该过程。在某些情况下，空间不足会阻止每个引脚使用(yòng)1个去耦電(diàn)容器。在这种情况下，每个元件仍至少需要1个去耦電(diàn)容器。