在擔任應用工程師之前,我是 ic 測試開發工程師。我的專案之一是對 i2c 溫度感測器進行特性描述。在編寫一些軟體之後,我手工焊接了乙個原型設計電路板。由於時間倉促,我省去了比較麻煩的
去耦電容器
。誰會需要它呢,對吧?
我收集資料大概有乙個星期了,但獲得的任何結果都無法與預期結果相匹配。於是我做了大量更改,試圖提公升效能,但都沒有效果。最後,我決定新增乙個去耦電容器,不出所料,問題解決了。
這讓我不禁思考,會不會總是需要使用去耦電容器?它的作用到底是什麼?
要回答這個問題,需要考證在不使用去耦器件時會出現什麼問題。
圖 1 為帶去耦電容器和不帶去耦電容器(c1 和c2)情況下用於驅動 r-c 負載的緩衝電路。我們注意到,在不使用去耦電容器的情況下,電路的輸出訊號包含高頻 (3.8mhz) 振盪。對於沒有去耦電容器的放大器而言,通常會出現穩定性低、瞬態響應差、啟動出現故障以及其它多種異常問題。
圖 1:採用去耦和不採用去耦的緩衝電路(測量結果)
圖 2 闡述了為什麼去耦非常重要。需要注意的是,電源線跡的電感將限制暫態電流。
去耦電容與器件非常接近,因此電流路徑的電感很小。在暫態過程中,該電容器可在非常短的時間內向器件提供超大量的電流。
未採用去耦電容的器件無法提供暫態電流,因此放大器的內部節點會下垂(通常稱為干擾)。無去耦電容的器件其內部電源干擾會導致器件工作不連續,原因是內部節點未獲得正確的偏置。
圖 2:帶去耦合和不帶去耦合情況下的電流
除了使用去耦電容器外,您還要在去耦電容器、電源和接地端之間採取較短的低阻抗連線。
圖 3 將良好的去耦合板麵布局與糟糕的布局進行了對比。您應始終嘗試著讓去耦合連線保持較短的距離,同時避免在去耦合路徑中出現通孔,原因是通孔會增加電感。大部分產品說明書都會給出去耦合電容器的推薦值。如果沒有給出,則可以使用 0.1uf。
圖 3:良好與糟糕 pcb 板麵布局的對比
正確連線去耦電容器會給您省去很多麻煩。即便在試驗台上不使用去耦合電路也能工作得很好,但若進入量產階段時再因工藝變化和其他實際因素的影響,您的產品可能就會出現這樣或那樣的問題。
吸取我的教訓吧,別掉進不使用去耦合的陷阱裡!
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