一张图搞懂为什么去耦电容@@要好几种容值@@@@?

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在设计普通电路时@@,工程师们通常关注的@@是电容的@@容值@@@@、耐压值@@、封装大小@@、工作温度范围@@、温漂等参数@@。但是在高速电路上或@@电源系统中及一些对电容要求很高的@@时钟电路中@@,电容已经不仅仅是电容@@,是一个由等效电容@@、等效电阻和等效电感组成的@@一个电路@@,简单的@@结构如图所示@@@@。

电容在高速电路中的@@等效电路@@

图中@@,C为所需电容@@,ESR为等效串联电阻@@,ESL为等效串联电感@@,CP为等效并联电容@@。

既然这是一个电路@@,那么就不再是一颗独立电容那么简单了@@。这个等效电路性能受很多因素的@@影响@@,在选择这类电容时@@,不仅仅要关注前面提到的@@那些参数@@,还要关注在特定频率下的@@等效参数@@,以@@Murata的@@1μF的@@电容为例@@,在谐振频率点时@@,对应的@@等效电容为@@602.625nF,等效电阻为@@11.5356mΩ,等效电感为@@471.621pH。理想电容和实际电容就呈现出不一样的@@性能@@。如图所示@@是理想电容和实际电容的@@阻抗曲线@@@@。

理想电容和实际电容的@@阻抗曲线@@

在工程实践中@@,很多工程师看到参考板设计或@@其他工程师设计的@@板子中有很多电容@@,觉得自己的@@产品按照他们的@@设计照搬就不一定不会出问题@@。其实这也不是如此@@,因为产品应用不同@@、结构也有可能不同@@,这就可能使得产品设计的@@@@PCB层叠不一样@@、通流平面也不一样@@,而这些都是会引起电源系统的@@不一致@@。

在电源系统设计中@@,通常都会有很多类型的@@电容存在@@,如一个电源系统中会有@@100μF、47μF、22μF、10μF、1μF、0.1μF等类型的@@电容@@,这么多类型的@@电容是否可以@@统一为某一种类型的@@电容呢@@?如图所示@@,以@@电容的@@阻抗曲线为例@@,进行说明@@。

增加相同电容值@@的@@电路阻抗曲线图@@

增加不同电容值@@的@@电路阻抗曲线图@@

通过上面两张图对比可以@@看到@@,如果都使用相同类型的@@电容@@,虽然阻抗更低@@,但是去耦频率范围几乎没变化@@;如果使用不同种类的@@电容@@,则可以@@增大去耦频率范围@@。

在电源系统中并不是电容越多越好@@,在某些系统中如果电容多了反而会导致新的@@噪声点出现@@。