只是一个简单的问题:需要将电容器尽可能靠近电流消耗设备的引脚放置的背后究竟是什么?是影响电荷的 PCB 走线或导线的电感、电阻还是阻抗?
为什么需要电容器尽可能靠近设备?
是电感吗,
是的
反抗
是的
或者可能是 PCB 轨道的阻抗
是的
或电线
是的
会影响电荷吗?
嗯..它影响电流,而不是电荷。从电容器到去耦器件的电流必须满足尽可能少的“障碍”。
器件在切换时可能会产生巨大的浪涌电流,如果不去耦该浪涌电流,再加上布线的电阻/电感,可能会导致电源电压降至最低工作电源电压以下。去耦帽可以防止这种情况。通过保持环路小、电感低、电阻低,电容器可以将浪涌电流与实际电源隔离,实际电源具有更长的走线/引线并具有更高的阻抗。
这是一个BS 规范(假设您正在谈论现代数字 IC 的旁路电容)。“尽可能接近”简直是无稽之谈。谁定义了“可能”?
当我们在数据表中看到类似的东西时,我们都应该抗议。
我们需要看到的是实际需求。就像从直流到最大频率的最大阻抗 - 或者类似的东西(我在这里写过)。
假设您使用的是两个紧密耦合的固体电源平面(到目前为止,这是在现代数字部件的 PCB 上进行良好配电的最简单方法),在典型情况下,距离并不重要。
惊讶吗?这实际上是旧闻。大约 20 年前有据可查。
将紧密耦合的电源平面对视为非常宽的传输线(非常低的阻抗)。请记住,分立电容器的谐振频率约为 100MHz 或更低。
如果您回想一下从带宽到上升时间的公式:BW = 0.35/t_r,很明显分立电容器将具有大约 3.5ns 或更长的“上升时间”。这相当于一块板上超过 50 厘米。大多数电路板的尺寸都差不多或更小,因此电路板上的几乎任何地方都可以。
与电容器及其安装的电感相比,平面的电感几乎为零。
固体铜平面的电阻也非常低,但您不仅要考虑旁路,还要考虑直流,如果您使用非常低电压的部件(例如 1.2V)和非常高的功耗(10A 作为例子)。
如果您觉得我没有涵盖您正在寻找的答案,请随时详细说明您的问题?我可以谈论这个几个小时。但底线是:
在典型情况下,距离并不重要。
值得一提的是,在某些情况下,沿相对较长的 PCB 走线流下的电流会导致“其他”芯片受到干扰,即承受大浪涌的主芯片在一定距离处可能仍然可以使用上限,但是,其他(可能更敏感)同一电源线上的电路可能不会。
当电容器没有尽可能靠近承受电流浪涌的设备时,辐射和传导发射也可能成为问题。
当“铜”馈入芯片具有相当大的电感时,在稳压器上也会出现一个较小/较罕见的缺点(例如)。在上电情况下,线路电感和非常局部的电容器可以形成一个谐振调谐电路,并且电容器两端的电压可能会在短时间内上升到远高于设备的最大额定电压(尽管正常的馈电电压水平是完全可以接受的)。这可以通过不使电容器如此接近或具有能够混淆谐振主峰的分布电容来在一定程度上得到缓解。像我说的那样很少见。