多个去耦电容
发布时间:2014/4/17 21:01:15 访问次数:710
单一去耦电容网络不能提供一个足够低的电感。因此,高频去耦问题的实际解决办法依赖于使用多个去耦电容。HCF4069UM013TR已经提出三种方法,它们是:
(1)使用相同值的多个屯容。
(2)使用两种不同值的多个电容。
(3)使用不同值的多个电容,通常电容值间隔10倍,例如lruF、0.1弘F、0.OlpLF、0.OOlpLF、lOOpF等。
相同值的多个电容
如图11-10所示,当许多相同L-C网络并联连接时,总电容C。是其中C是一个网络的电容,咒是并联网络的个数。
其中L是一个网络的电感。参考式(10-8),我们可得出的结论是式(ll-6b)只在单一网络电感间的互感相比于它们的自感可以忽略时是正确的。因此,L-C网络必须彼此物理分开。
从式(ll-6a)和式(ll-6b)中注意到当相同L_C网络并联时,电容(好的参数)是乘以网络的个数,而电感(坏的参数)是除以网络的个数。因此,只需使用足够多的并联L-C网络,网络的电感可减小到任何想要的值。
有效地并联多个L-C网络的要求如下:
(1)使所有的电容值相同;这样它们分配的电流相同。
(2)每个电容必须通过不同的电感馈人IC。因此它们不能放一起,因为这样会产生互感。应将它们散布开。
与其只考虑谐振频率,分析去耦网络有效性更好的方法是把IC看成一个噪声电流发生器,如图11-11所示。于是去耦网络在关注的频带内可以被设计成低阻抗以短路噪声电流,并且阻止它污染电源总线。去耦网络阻抗的最大允许值,有时称为目标阻抗,可以被确定,例如,100~200mfl,而被选择的去耦网络的阻抗可以被计算以确定阻抗小于目标阻抗的频率范围。参考11.4.5节有更多确定目标阻抗的信息。
图11-12是不同数量(1,8,64,512)的相同L-C网络并联时阻抗随频率变化的图。在所有的情况下,总电容等于0. lruF,并且与每个电容串联的电感都是15nH。
虽然通过使用多电容网络,高频阻抗被显著地减小,低频阻抗没有减小,只是谐振下降的频率漂移。实际上,在低频时,单一电容网络谐振时,使用多个电容时的阻抗通常高于使用单一电容时的阻抗。这是因为在0. lruF的情况下,在这些频率,总电容不足够大到使网络呈现低阻抗。
图11-13与图11-12相似,除了在这个图中多个电容加起来总电容是lluF(替伐0.1VF)。结果是低频阻抗显著减小。对于512个电容的情况,图11-13表明L-C去耦网络的阻抗从1MHz~lOOOMHz都低于0.2Q。对于64个电容,阻抗从1MHz~350MHz都低于0.5Q。从
图11-13中也注意到去耦网络的谐振频率低于图11-12所示网络的谐振频率,但去耦的有效性提高了(低阻抗分布于更宽的频率范围)。因此,使用大量等值电容是一个使低阻抗去耦网络在宽频带范围内实现的一个有效方法。这个方法在对大的IC去耦时非常有效。
单一去耦电容网络不能提供一个足够低的电感。因此,高频去耦问题的实际解决办法依赖于使用多个去耦电容。HCF4069UM013TR已经提出三种方法,它们是:
(1)使用相同值的多个屯容。
(2)使用两种不同值的多个电容。
(3)使用不同值的多个电容,通常电容值间隔10倍,例如lruF、0.1弘F、0.OlpLF、0.OOlpLF、lOOpF等。
相同值的多个电容
如图11-10所示,当许多相同L-C网络并联连接时,总电容C。是其中C是一个网络的电容,咒是并联网络的个数。
其中L是一个网络的电感。参考式(10-8),我们可得出的结论是式(ll-6b)只在单一网络电感间的互感相比于它们的自感可以忽略时是正确的。因此,L-C网络必须彼此物理分开。
从式(ll-6a)和式(ll-6b)中注意到当相同L_C网络并联时,电容(好的参数)是乘以网络的个数,而电感(坏的参数)是除以网络的个数。因此,只需使用足够多的并联L-C网络,网络的电感可减小到任何想要的值。
有效地并联多个L-C网络的要求如下:
(1)使所有的电容值相同;这样它们分配的电流相同。
(2)每个电容必须通过不同的电感馈人IC。因此它们不能放一起,因为这样会产生互感。应将它们散布开。
与其只考虑谐振频率,分析去耦网络有效性更好的方法是把IC看成一个噪声电流发生器,如图11-11所示。于是去耦网络在关注的频带内可以被设计成低阻抗以短路噪声电流,并且阻止它污染电源总线。去耦网络阻抗的最大允许值,有时称为目标阻抗,可以被确定,例如,100~200mfl,而被选择的去耦网络的阻抗可以被计算以确定阻抗小于目标阻抗的频率范围。参考11.4.5节有更多确定目标阻抗的信息。
图11-12是不同数量(1,8,64,512)的相同L-C网络并联时阻抗随频率变化的图。在所有的情况下,总电容等于0. lruF,并且与每个电容串联的电感都是15nH。
虽然通过使用多电容网络,高频阻抗被显著地减小,低频阻抗没有减小,只是谐振下降的频率漂移。实际上,在低频时,单一电容网络谐振时,使用多个电容时的阻抗通常高于使用单一电容时的阻抗。这是因为在0. lruF的情况下,在这些频率,总电容不足够大到使网络呈现低阻抗。
图11-13与图11-12相似,除了在这个图中多个电容加起来总电容是lluF(替伐0.1VF)。结果是低频阻抗显著减小。对于512个电容的情况,图11-13表明L-C去耦网络的阻抗从1MHz~lOOOMHz都低于0.2Q。对于64个电容,阻抗从1MHz~350MHz都低于0.5Q。从
图11-13中也注意到去耦网络的谐振频率低于图11-12所示网络的谐振频率,但去耦的有效性提高了(低阻抗分布于更宽的频率范围)。因此,使用大量等值电容是一个使低阻抗去耦网络在宽频带范围内实现的一个有效方法。这个方法在对大的IC去耦时非常有效。
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