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  • 电路去耦合详解,电路去耦设计详解
    • 发布时间:2024-05-07 17:21:33
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    电路去耦合详解,电路去耦设计详解
    电路去耦合方法
    1. 去耦电容法
    去耦电容法是常用的电路去耦合方法。它主要是通过添加去耦电容,将交流信号分离开来,从而达到抑制噪声和干扰的效果。去耦电容一般安装在信号源和放大器之间,在信号源输入端和输出端分别添加一个电容,可以有效抑制信号源与放大器之间的干扰。
    去耦电容的选择应注意以下几点:
    (1)电容的容值应根据信号频率选择,一般建议选择10 Hz以下信号的容值;
    (2)电容的电压值应比最大信号电压高10%以上,以确保电容工作安全;
    (3)电容的稳定性应好,阻抗尽量小,以减少信号损耗。
    2. 去耦电阻法
    去耦电阻法是另一种常用的电路去耦合方法。它主要是通过添加去耦电阻,降低信号源的内阻和输出阻抗,从而减少信号的干扰。去耦电阻一般安装在信号源和放大器之间,在信号源输出端和放大器输入端分别添加一个电阻。
    去耦电阻的选择应注意以下几点:
    (1)电阻的阻值应根据信号源的内阻和输出阻抗来选择;
    (2)电阻的功率应根据最大输出功率来选择;
    (3)电阻的精度应较高,以减少信号损失。
    电路去耦合流程
    电路去耦合的流程主要包括以下几个步骤:
    1. 选取合适的去耦电容或去耦电阻;
    2. 确定去耦电容或电阻的安装位置;
    3. 计算电容或电阻的参数值并进行安装;
    4. 测试电路的信号输出质量和稳定性;
    5. 如有需要,可根据测试结果进行调整和优化。
    电路去耦设计分享
    适当的局部去耦在PCB上是必不可少的
    典型的4层PCB通常设计为接地层、电源层、顶部信号层和底部信号层。表面贴装IC的接地引脚通过引脚上的过孔直接连接到接地层,从而最大限度地减少接地连接中的无用阻抗。
    电源轨通常位于电源层,并且路由到IC的各种电源引脚。显示电源和接地连接的简单IC模型如图所示。
    电路去耦合
    图. 显示走线阻抗和局部去耦电容的IC模型
    IC内产生的电流表示为IT。流过走线阻抗Z的电流产生电源电压VS的变化。如上所述,根据IC的PSR,这会产生各种类型的性能降低。
    通过使用尽可能短的连接,将适当类型的局部去耦电容直接连接到电源引脚和接地层之间,可以最大限度地降低对功率噪声和纹波的灵敏度。去耦电容用作瞬态电流的电荷库,并将其直接分流到地,从而在IC上保持恒定的电源电压。虽然回路电流路径通过接地层,但由于接地层阻抗较低,回路电流一般不会产生明显的误差电压。
    图2显示了高频去耦电容必须尽可能靠近芯片的情况。否则,连接走线的电感将对去耦的有效性产生不利影响。
    电路去耦合
    图. 高频去耦电容的正确和错误放置
    图左侧,电源引脚和接地连接都可能短,所以是最有效的配置。然而在图右侧中,PCB走线内的额外电感和电阻将造成去耦方案的有效性降低,且增加封闭环路可能造成干扰问题。
    选择正确类型的去耦电容
    低频噪声去耦通常需要用电解电容(典型值为1μF至100μF),以此作为低频瞬态电流的电荷库。将低电感表面贴装陶瓷电容(典型值为0.01μF至0.1μF)直接连接到IC电源引脚,可最大程度地抑制高频电源噪声。所有去耦电容必须直接连接到低电感接地层才有效。此连接需要短走线或过孔,以便将额外串联电感降至最低。
    大多数IC数据手册在应用部分说明了推荐的电源去耦电路,用户应始终遵循这些建议,以确保器件正常工作。
    铁氧体磁珠(以镍、锌、锰的氧化物或其他化合物制造的绝缘陶瓷)也可用于在电源滤波器中去耦。铁氧体在低频下(<100kHz)为感性—因此对低通LC去耦滤波器有用。100kHz以上,铁氧体成阻性(低Q)。铁氧体阻抗与材料、工作频率范围、直流偏置电流、匝数、尺寸、形状和温度成函数关系。
    铁氧体磁珠并非始终必要,但可以增强高频噪声隔离和去耦,通常较为有利。这里可能需要验证磁珠永远不会饱和,特别是在运算放大器驱动高输出电流时。当铁氧体饱和时,它就会变为非线性,失去滤波特性。
    请注意,某些铁氧体甚至可能在完全饱和前就是非线性。因此,如果需要功率级,以低失真输出工作,当原型在此饱和区域附近工作时,应检查其中的铁氧体。典型铁氧体磁珠阻抗如图所示。
    电路去耦合
    图. 铁氧体磁珠的阻抗
    在为去耦应用选择合适的类型时,需要仔细考虑由于寄生电阻和电感产生的非理想电容性能。
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