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  • 電路去耦合詳解,電路去耦設計詳解
    • 發(fā)布時間:2024-05-07 17:21:33
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    電路去耦合詳解,電路去耦設計詳解
    電路去耦合方法
    1. 去耦電容法
    去耦電容法是常用的電路去耦合方法。它主要是通過添加去耦電容,將交流信號分離開來,從而達到抑制噪聲和干擾的效果。去耦電容一般安裝在信號源和放大器之間,在信號源輸入端和輸出端分別添加一個電容,可以有效抑制信號源與放大器之間的干擾。
    去耦電容的選擇應注意以下幾點:
    (1)電容的容值應根據(jù)信號頻率選擇,一般建議選擇10 Hz以下信號的容值;
    (2)電容的電壓值應比最大信號電壓高10%以上,以確保電容工作安全;
    (3)電容的穩(wěn)定性應好,阻抗盡量小,以減少信號損耗。
    2. 去耦電阻法
    去耦電阻法是另一種常用的電路去耦合方法。它主要是通過添加去耦電阻,降低信號源的內阻和輸出阻抗,從而減少信號的干擾。去耦電阻一般安裝在信號源和放大器之間,在信號源輸出端和放大器輸入端分別添加一個電阻。
    去耦電阻的選擇應注意以下幾點:
    (1)電阻的阻值應根據(jù)信號源的內阻和輸出阻抗來選擇;
    (2)電阻的功率應根據(jù)最大輸出功率來選擇;
    (3)電阻的精度應較高,以減少信號損失。
    電路去耦合流程
    電路去耦合的流程主要包括以下幾個步驟:
    1. 選取合適的去耦電容或去耦電阻;
    2. 確定去耦電容或電阻的安裝位置;
    3. 計算電容或電阻的參數(shù)值并進行安裝;
    4. 測試電路的信號輸出質量和穩(wěn)定性;
    5. 如有需要,可根據(jù)測試結果進行調整和優(yōu)化。
    電路去耦設計分享
    適當?shù)木植咳ヱ钤赑CB上是必不可少的
    典型的4層PCB通常設計為接地層、電源層、頂部信號層和底部信號層。表面貼裝IC的接地引腳通過引腳上的過孔直接連接到接地層,從而最大限度地減少接地連接中的無用阻抗。
    電源軌通常位于電源層,并且路由到IC的各種電源引腳。顯示電源和接地連接的簡單IC模型如圖所示。
    電路去耦合
    圖. 顯示走線阻抗和局部去耦電容的IC模型
    IC內產(chǎn)生的電流表示為IT。流過走線阻抗Z的電流產(chǎn)生電源電壓VS的變化。如上所述,根據(jù)IC的PSR,這會產(chǎn)生各種類型的性能降低。
    通過使用盡可能短的連接,將適當類型的局部去耦電容直接連接到電源引腳和接地層之間,可以最大限度地降低對功率噪聲和紋波的靈敏度。去耦電容用作瞬態(tài)電流的電荷庫,并將其直接分流到地,從而在IC上保持恒定的電源電壓。雖然回路電流路徑通過接地層,但由于接地層阻抗較低,回路電流一般不會產(chǎn)生明顯的誤差電壓。
    圖2顯示了高頻去耦電容必須盡可能靠近芯片的情況。否則,連接走線的電感將對去耦的有效性產(chǎn)生不利影響。
    電路去耦合
    圖. 高頻去耦電容的正確和錯誤放置
    圖左側,電源引腳和接地連接都可能短,所以是最有效的配置。然而在圖右側中,PCB走線內的額外電感和電阻將造成去耦方案的有效性降低,且增加封閉環(huán)路可能造成干擾問題。
    選擇正確類型的去耦電容
    低頻噪聲去耦通常需要用電解電容(典型值為1μF至100μF),以此作為低頻瞬態(tài)電流的電荷庫。將低電感表面貼裝陶瓷電容(典型值為0.01μF至0.1μF)直接連接到IC電源引腳,可最大程度地抑制高頻電源噪聲。所有去耦電容必須直接連接到低電感接地層才有效。此連接需要短走線或過孔,以便將額外串聯(lián)電感降至最低。
    大多數(shù)IC數(shù)據(jù)手冊在應用部分說明了推薦的電源去耦電路,用戶應始終遵循這些建議,以確保器件正常工作。
    鐵氧體磁珠(以鎳、鋅、錳的氧化物或其他化合物制造的絕緣陶瓷)也可用于在電源濾波器中去耦。鐵氧體在低頻下(<100kHz)為感性—因此對低通LC去耦濾波器有用。100kHz以上,鐵氧體成阻性(低Q)。鐵氧體阻抗與材料、工作頻率范圍、直流偏置電流、匝數(shù)、尺寸、形狀和溫度成函數(shù)關系。
    鐵氧體磁珠并非始終必要,但可以增強高頻噪聲隔離和去耦,通常較為有利。這里可能需要驗證磁珠永遠不會飽和,特別是在運算放大器驅動高輸出電流時。當鐵氧體飽和時,它就會變?yōu)榉蔷€性,失去濾波特性。
    請注意,某些鐵氧體甚至可能在完全飽和前就是非線性。因此,如果需要功率級,以低失真輸出工作,當原型在此飽和區(qū)域附近工作時,應檢查其中的鐵氧體。典型鐵氧體磁珠阻抗如圖所示。
    電路去耦合
    圖. 鐵氧體磁珠的阻抗
    在為去耦應用選擇合適的類型時,需要仔細考慮由于寄生電阻和電感產(chǎn)生的非理想電容性能。
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