解決輻射問題：退耦電容的原理及應(yīng)用？|深圳比創(chuàng)達EMC（下）

解決輻射問題：退耦電容的原理及應(yīng)用？相信不少人是有疑問的，今天深圳市比創(chuàng)達電子科技有限公司就跟大家解答一下！

在比創(chuàng)達每年3000+的整改案例中，便攜式消費電子類產(chǎn)品如藍牙音箱產(chǎn)品、錄音筆類產(chǎn)品，多次出現(xiàn)時鐘類窄帶輻射與PCB布線中的電源走線強相關(guān)，甚至出現(xiàn)傳導(dǎo)發(fā)射測試中因時鐘干擾導(dǎo)致測試不過的情況；這類問題就涉及到了電源去耦的問題，結(jié)合實際整改經(jīng)驗和理論分析，比創(chuàng)達工程師總結(jié)了去耦電容的相關(guān)原理及應(yīng)用注意事項，現(xiàn)分享如下：

解決輻射問題：退耦電容的原理及應(yīng)用？（下）接下來就跟著深圳比創(chuàng)達EMC小編一起來看下吧！

一、退耦及退耦電容

(1) 退耦

退耦，Decouple，也即去耦；一般是指電源與負載之間的相互作用，負載端如芯片的Vcc需要從主電源取電；同時芯片作為有源負載，其高頻噪聲也易通過Vcc走線傳到前端的電源，再傳到其他模塊。所以：

▲退耦網(wǎng)絡(luò)，尤其是芯片Vcc管腳的退耦電容，有一個很大的作用是將負載端的噪聲濾除，以免傳到前端；

▲另外，當有源負載有高頻開關(guān)時，會對Vcc上的電流產(chǎn)生高頻續(xù)斷或大小變化，若無去耦措施的存在，會造成這個電流的瞬變不能滿足芯片/有源負載的需求。

圖1 用水系統(tǒng)中的“去耦“

關(guān)于退耦網(wǎng)絡(luò)，一個較形象的類比是居民用水問題。如圖1，水庫是總的水源（總電源），居民用戶、工廠等是最終的用水端（負載端）：

▲若所有的用戶都是直接從水庫/水廠取水，在用水高峰期時有限的主管道水流就會捉襟見肘，部分用戶可能沒法取到水、或者取的水流/水壓小，不足以使用；而蓄水池、水塔的存在就可以緩解用水高峰期時的供水壓力，類似電路中的去耦網(wǎng)絡(luò)對瞬變電流的就近、臨時補充；

▲同時，用戶使用過的生活污水、工業(yè)廢水等需要經(jīng)過污水處理裝置進行處理后排放或再利用，類似電路中去耦網(wǎng)絡(luò)的濾除干擾的作用。

(2) 退耦電容

圖2 去耦電容應(yīng)用示意圖

C1為電源的輸出濾波電容，L1為走線的等效電感 ，C2、C3分別為模塊A和B的去耦電容

▲當模塊A在某一瞬間需要一個很大的電流時，若無C2、C3，就需要直接從主電源抽電流，但因L1的存在，電流可能沒那么快到（電感中的電流沒法突變），到了也沒那么大，就會造成A處的電壓降低，進而使B處的電壓也降低，從而影響了B模塊的信號，這就是“共路耦合干擾“。

▲當加上了C2和C3后，模塊A再需要瞬時大電流時，電容C2就可以為A暫時提供電流，即C2被當作了儲能電容；另外，因為電容兩端的電壓不能突變，也會抑制、延緩A模塊的電壓變化，C3就可以在A模塊發(fā)生突變時起到穩(wěn)定B模塊電壓的作用；

▲同時，模塊A、B工作時因高頻開關(guān)等動作產(chǎn)生的高頻擾動噪聲也可以通過C2、C3濾波電容旁路到地

另外，當我們主電源和負載距離較遠、或者因電源平面不好布線，而采用長走線替代電源平面時，要在長走線每隔一定距離加上相應(yīng)的去耦電容（電容的布局密度一般是要求每隔1000mil左右對地加電容），這時電容主要起的是儲能電容的作用。

(3) 電容的去耦半徑

當芯片的電流需求發(fā)生突變時，會在電源平面的一個很小的局部區(qū)域產(chǎn)生電壓擾動，這一擾動被去耦電容感知后才能得到補償。但信號在介質(zhì)中傳播至電容需要時間，電容給的補償反饋回芯片端也需要時間，這樣就會存在延遲，造成噪聲源和補償電流之間存在相位差，若相位差太大就失去了去耦作用。因此，去耦電容要離噪聲源越近越好（芯片的去耦電容一般都是靠近Vcc管腳放置，電容的 Fanout長度要求不大于50mil）；

例如，一顆1nF陶瓷電容，假設(shè)相應(yīng)的引線寄生電感為1.6nH，則諧振頻率為126MHz，周期為7.9ns，假設(shè)信號在PCB上的傳播速度為6inch/ns，則諧振信號對應(yīng)的波長λ為47.4inch（1.2m），而一般要求電容的去耦半徑為λ/50（2.4cm），即此去耦電容對它周圍2.4cm范圍內(nèi)的電源噪聲有效去耦。

二、小結(jié)

（1）針對高頻窄帶輻射干擾，可采用合適的LRC濾波器在源頭處進行濾波處理。

（2）去耦電容的原理是利用其儲能特性和濾波特性，在負載電源端增加一個局部“蓄水池“及濾波網(wǎng)絡(luò)。

（3） 因電容的諧振特性，其布局要求是就近放置，焊盤引線不能過長。

（4）對于長電源走線，也要每隔一定距離添加去耦電容。

綜上所述，相信通過本文的描述，各位對解決輻射問題：退耦電容的原理及應(yīng)用都有一定了解了吧，有疑問和有不懂的想了解可以隨時咨詢深圳比創(chuàng)達這邊。今天就先說到這，下次給各位講解些別的內(nèi)容，咱們下回見啦！也可以關(guān)注我司公眾平臺賬號：深圳比創(chuàng)達EMC！

以上就是深圳市比創(chuàng)達電子科技有限公司小編給您們介紹的解決輻射問題：退耦電容的原理及應(yīng)用的內(nèi)容，希望大家看后有所幫助！

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審核編輯 黃宇