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pcb设计上如何找电容(硬件PCBA主板上最多的电容是什么)

pcb设计上如何找电容(硬件PCBA主板上最多的电容是什么)设备之间有什么关联性呢?耦合,Coupling,连接的意思。“耦”字本意也是两两相连。可以形象的理解为“藕断丝连”,这一边有什么动静,另一边也会跟着有反应。去耦的意思就是去除设备之间的耦合性,这一边怎么动,跟另一边没有关系。↑ 常见直流电源网络的架构,星形架构稳压,就是稳定供电电压。这个概念用在电容身上,跟去耦是差不多的意思。去耦,就是去除几个设备之间的相互影响。有时候也叫“解耦”。

电源稳压和去耦

电容用的最多的就是电源稳压和去耦,一块Android系统的电路板上,超过60%的电容都是用在电源系统上的。

输出端需要电容,输入端也需要电容。

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↑ PMU输出端的稳压,每一个LDO输出端配置一个电容

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↑ 常见直流电源网络的架构,星形架构

稳压,就是稳定供电电压。这个概念用在电容身上,跟去耦是差不多的意思。

去耦,就是去除几个设备之间的相互影响。有时候也叫“解耦”

耦合,Coupling,连接的意思。“耦”字本意也是两两相连。可以形象的理解为“藕断丝连”,这一边有什么动静,另一边也会跟着有反应。去耦的意思就是去除设备之间的耦合性,这一边怎么动,跟另一边没有关系。

设备之间有什么关联性呢?

从上面的电源架构图可以看出来,电源系统至少要有一个输出端和一个输入端,即供电设备和用电设备。平时使用的时候往往会有一个输出端和多个输入端。

用电设备可以等效为一个电阻,施加一定的电压,消耗一定的电流。LED灯这样的被动器件可以认为是一个固定的电阻,但是凡是内部有逻辑电路的稍微复杂一点的元器件,其耗电都会随着逻辑状态的改变而变化,像CPU这样的超复杂逻辑电路,运行频率几百上千兆,内部消耗的电流也是在不断跳动的,相当于一个时时刻刻在变化的电阻。

跳动的电流和电阻,会带来电压的抖动。如果不加处理,这些抖动的电压就会从用电设备传递到到整个电源网络。一方面这些抖动会产生电磁辐射(导线上的变化的电流产生电磁波),另一方面会直接传导到其他用电设备上,对其他设备产生干扰

因此在每一个设备输入端附近都需要增加去耦电容,靠近输入端摆放。

通常去耦电容的经验值为:

100KHz以下,10uF

100K-10MHZ,100nF

10M-100MHz,10nF

超过100MHz,更小,视情况而定。

普通数字电路中,最普遍的选择是100nF(0.1uF)和1uF,每个电源输出口放一个1uF的,电源输入口放一个100nF或1uF的,算是一个万金油式的做法,能适用于绝大部分场景。

去耦电容的摆放,要靠近设备输入端,有些设备pin脚很多,同一组电源有多个输入脚,就需要配置多个去耦电容,以减小各个引脚之间的相互干扰

像智能系统的CPU和DDR,不管是手机还是电脑,功耗高频率高,需要的去耦电容就非常多。

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↑ DDR供电上的一大堆去耦电容

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↑ CPU供电上的一大堆去耦电容

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↑ 高通骁龙6系CPU背后的去耦电容阵列

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↑ Intel CPU内部和主板周围的去耦电容

高速处理器的这么多去耦电容的数值选择和排列顺序是很讲究的,需要做PDN仿真,通过软件模拟出来PCB走线、去耦电容的容值、数量和位置对于电源系统的高频阻抗特性,使供电电源更稳定。如果PDN仿真超标太多,就很可能造成系统运行不稳定。电路板布局的不同和走线的不同对电源系统也会有很大的影响。

这类去耦电容的设计方案,芯片原厂会推荐一个参考值,通常会按照参考设计来做,最终再模拟确认。

至于MCU类型,以及不超过500MHz的运行频率的低端处理器,只要靠近放就可以了,不需要仿真也能正常工作,要求没那么高。

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燚智能周教授

原文来自燚智能硬件开发网(燚,yi,熊熊大火燃烧的样子)

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