用于抗噪和去耦的 IC 电源引脚连接

电器工程 噪音 去耦电容 通过 最佳实践
2022-02-01 13:05:58

关于如何将去耦电容器连接到 IC 的其他问答线程有很多讨论,导致了两种完全相反的方法来解决这个问题:

  • (a) 将去耦电容放置在尽可能靠近 IC 电源引脚的位置。
  • (b) 将 IC 电源引脚尽可能靠近电源层连接,然后将去耦电容尽可能靠近放置,但要注意过孔。

图来自 Kraig Mitzner 的使用 OrCad Capture 和 PCB 编辑器的完整 PCB 设计,显示了其中一个电源引脚的通孔和去耦电容器放置; 尽管相邻的电源引脚可以通过两条平行走线连接到通孔或去耦电容器,以进一步减少返回电流的电感回路

根据 [ Kraig Mitzner ],选项 (a) 更适合模拟 IC。我看到了它背后的逻辑,因为过孔的电感和去耦电容形成了一个低通 LC 滤波器,可以使噪声远离 IC 的引脚。但根据 [ Todd H. Hubbing ],选项 (a):

[...] 在您应用一些现实的数字并评估权衡之前,这听起来是个好主意。一般来说,任何增加更多电感(不增加更多损耗)的方法都是一个坏主意。有源器件的电源和接地引脚通常应直接连接到电源层。

至于选项(b),[ Kraig Mitzner ](上图的作者)说它更适合数字电路,但他没有解释原因。我知道在选项 (b) 中,感应回路尽可能小;但是,它们仍然允许来自 IC 的开关噪声很容易进入电源层,这是我想要避免的。

这些建议是否正确?他们基于什么确切的推理?


编辑:考虑到 IC 的通孔通向电容器,通孔尽可能短。它们在图中显示为长迹线,仅用于说明目的。

2个回答

运行一些带有夸张值的基本模拟,很明显您最终会在尖峰高度与环高度之间进行权衡。

在此处输入图像描述

使用电路 A,IC Vcc 引脚处的尖峰更少,振铃更多,而使用电路 B,情况正好相反。

请注意电路 B 中电容器的迹线中的电流,但它会反转。

您未显示的另一个选项是将电源层通过 IC 下方,使走线长度相等。如第三个情节所示,这为您提供了两全其美的效果。再次,虽然上限线中的电流反转。

从这些图中,我实际上会说电路 A 更适合数字电路,因为寄生边缘比纹波更成问题,而电路 B 更适合模拟电路。最终C是最好的。但是当谈到“更好”这样的术语时,意见就会发挥作用。

但最终,无论哪种方式,您都需要使电容器和过孔尽可能靠近引脚,并在它们之间使用最少的走线,以最大限度地减少走线电感。例如使用紧垫/过孔组合,如 Peufeu 的回答所示。

为了获得最低电感,将过孔到接地层放置在电容的一侧,而不是在细迹线的末端。您可以放置​​两个过孔,每侧一个,这样会更好。

在此处输入图像描述

(阅读源代码

现在,考虑到所示电路,IC 采用 SOP 或 SSOP 封装,这意味着封装内有超过 5nH 的键合线和引线框电感。电源线中额外增加一个 nH 的走线电感无关紧要。如果这是一个数字芯片,将通过图片右侧的封装实现最佳平面去耦,您可以将 IC 的电源引脚连接到电容的焊盘。

如果这是数字平面上的敏感模拟芯片,那么在电容之前添加一个电阻器和/或铁氧体是一个更好的主意。