去耦半徑——電容擺放問題

1、從減小回路電感的角度來談這個擺放距離問題
2、 理解去耦半徑,考察噪聲源和電容補償電流之間的相位關係。
當芯片對電流的需求發生變化時,會在電源平面的一個很小的局部區域內產生電壓擾動,電容要補償這一電流(或電壓),就必須先感知到這個電壓擾動。信號在介質中傳播需要一定的時間,因此從發生局部電壓擾動到電容感知到這一擾動之間有一個時間延遲。同樣,電容的補償電流到達擾動區也需要一個延遲。因此必然造成噪聲源和電容補償電流之間的相位上的不一致。
特定的電容,對與它自諧振頻率相同的噪聲補償效果最好,我們以這個頻率來衡量這種相位關係。實際應用中這一距離最好控制在(1/40-1/50)波長,這是經驗值。

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     例如:0.001uF陶瓷電容,如果安裝到電路板上後總的寄生電感爲1.6nH,那麼其安裝後的諧振頻率爲125.8MHz,諧振週期爲7.95ps。假設信號在電路板上的傳播速度爲166ps/inch,則波長爲47.9英寸。電容去耦半徑爲47.9/50=0.958英寸,大約等於2.4釐米。
     本例中的電容只能對它周圍2.4釐米範圍內的電源噪聲進行補償,即它的去耦半徑2.4釐米。不同的電容,諧振頻率不同,去耦半徑也不同。對於大電容,因爲其諧振頻率很低,對應的波長非常長,因而去耦半徑很大,這也是爲什麼我們不太關注大電容在電路板上放置位置的原因。對於小電容,因去耦半徑很小,應儘可能的靠近需要去耦的芯片,這正是大多數資料上都會反覆強調的,小電容要儘可能近的靠近芯片放置。

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