旁路电容的一些事项和常见的0.1uF是怎么来的

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旁路电容,一般也被叫做去耦电容,在我们的布局中往往是紧靠着IC的电源和地脚,而且往往他的容值为0.1uF,今天我们就来说说为什么要这样做和这样选型。

一、为什么旁路电容紧盯着IC不放

电线和元器件可以说是低电阻部分了,大概是0.1Ω。
一般一块正常使用的电路板中,100个IC是极其的常见的,多则则上千,这里以100个为分析。各种瞬间电流基本都相同,假如,瞬间电流为225mA(以74ACT04为例),因此总计的瞬间电流为25A,因此0.1欧姆会产生2.5V的压降,假如工作电压为5V,则在瞬间中会变成了2.5V或则以下电压值,因此在电平判断中,及其容易产生误判,例如将H电平误认为是L电平。也就是电路保持稳定是还是可以的,假如要正常工作的话,就肯定会有误动作的出现,同时EMC也很难通过。
每一次EMC不过,心理都是心慌慌,泪茫茫呀。

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处理办法有二:
1、 使用粗短的电线或则元件,这个是实质性的方法,但是往往因为物理制约,很难达到这个方法;
2、 每个IC都带有专用的电源,也就是我们这次的主题,加上一个去耦电容,来当作一个蓄能和放电的蓄电设备。

当然作为一个很优秀的去耦电容,在PCB布局中是要紧紧靠近IC的VCC和GND脚的,下面给出图示。上面分析中也知道压降是瞬间产生的,如果我们的去耦电容离IC的VCC和GND脚很远的话,在瞬间的时间结束之后可能都还没到达芯片引脚,这个就是为什么要紧靠的原因了。

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二、为什么旁路电容总是0.1uF

当我每次好奇这个问题的时候,在网上搜索总能得到很多答案,每次都打了退堂鼓,因为网速的分析方式实在是太复杂了,还涉及到了模电等,但是作为一个技术人员,总是有着刨根到底的性子,因此下面用一种比较简单易懂的单一电荷法来分析下,看了眼睛不痛,脑子不累的好算法。

1、 IC输出稳定的时候,此事旁路电容器的静电容量设置为Cp,把电源电压设定为Vcc,则电荷量Q1为:
Q1=CpVcc
2、为了使IC启动工作,进行了180pF的寄生电容充电,远方的电源不能立刻送来点和,此事的旁路电容就作为一个充电器进行电荷传送,在U1的达到正常工作的瞬间使,旁路电容中是去的电荷量即是充电所需要的电荷量,旁路电容电压下降△V。则此时的电荷Q2:
Q2=Cp
(VCC-△V)
IC得到的电荷量Q3为:

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3、Q1=Q2+Q3
因此:

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IC的工作电压为5V±10%,△V为电源电压的5%
因此

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因此

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因此选用4700pF的电容值为理论值

考虑到富余情况设定为了0.1uF。

所以你们看到满世界跑的0.1uF就是怎么得到的。

好了,这就结束了。
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