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    去耦陶瓷电容的去耦时间计算

    发布者:深铭易购     发布时间:2019-08-22    浏览量:112

    去耦陶瓷电容是电路中装设在元件的电源端的电容,此陶瓷电容可以提供较稳定的电源,同时也可以降低元件耦合到电源端的噪声,间接可以减少其它元件受此元件噪声的影响。去耦陶瓷电容的去耦时间、稳压电源以及去耦电容是构成电源系统的两个重要部分。对于现在芯片的速度越来越快,尤其对于高速处理芯片,负载芯片的电流需求变化也是非常快。

     

    例如处理芯片内部有2000个晶体管同时发生状态翻转,转换时间是1ns,总电流需求为600mA。这就意味着电源系统须再1ns时间内补足600mA瞬态电流。但是,对于目前的稳压源系统来说,在这么短的时间内并不能反应过来,相对于快速变化的电流,稳压源明显滞后了。这样的后果是负载还在等待电流,稳压源却无法及时提供电流,总功率一定下来,电流增大了,于是电压就会被拉下来,造成了轨道塌陷,因此噪声就产生了。

     

    那么这个问题的解决方法是并联不同容值的去耦陶瓷电容。因为,稳压源需要10us才能反应过来,所以在0-10us的时间里也不能干等着,需要用恰当的陶瓷电容来补充。比如按照50mohm的目标阻抗,可以计算出电容:C=1/(2*PI*f*Z)=31.831uf,而电容的高频率同时可以计算出来,假设ESL5nH,所以有f=Z/(2*PI*ESL)=1.6MHz

     

    也就是说加入31.831uf的陶瓷电容,可以提供100KHz1.6MHz频段的去耦。另外,1/1.6MHz=0.625us,这样一来,0.625us10us这段时间电容能够提供所需要的电流。10us之后,稳压源能够提高需要的稳定电流。

     

    另外,一个大的陶瓷电容并不能满足要求,通常还会放一些小电容,例如150.22uf的电容,可以提供高至100MHz的去耦,这些小电容的快反应时间是1/100MHz=1ns,因此,这些电流能够保证1us之后的电流需求。考虑到反应时间可能还不太够,一般需要将退耦频率提高到500MHz,也就是反应时间快到200ps

     

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