揭秘去耦電容器是否真的有必要?

2021-01-13 電子產品世界

　　在擔任應用工程師之前，筆者是 IC 測試開發工程師。筆者的項目之一是對 I2C 溫度傳感器進行特性描述。在編寫一些軟體之後，手工焊接了一個原型設計電路板。由於時間倉促，省去了比較麻煩的去耦電容器。誰會需要它呢，對吧?

本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/201605/291402.htm

　　筆者收集數據大概有一個星期了，但獲得的任何結果都無法與預期結果相匹配。於是做了大量更改，試圖提升性能，但都沒有效果。最後，決定添加一個去耦電容器，不出所料，問題解決了。

　　這讓筆者不禁思考，會不會總是需要使用去耦電容器?它的作用到底是什麼?

　　要回答這個問題，需要考證在不使用去耦器件時會出現什麼問題。

　　圖 1 為帶去耦電容器和不帶去耦電容器(C1 和C2)情況下用於驅動 R-C 負載的緩衝電路。我們注意到，在不使用去耦電容器的情況下，電路的輸出信號包含高頻 (3.8MHz) 振蕩。對於沒有去耦電容器的放大器而言，通常會出現穩定性低、瞬態響應差、啟動出現故障以及其它多種異常問題。

　　

 

　　圖 1：採用去耦和不採用去耦的緩衝電路(測量結果)

　　圖 2 闡述了為什麼去耦非常重要。需要注意的是，電源線跡的電感將限制暫態電流。

　　去耦電容與器件非常接近，因此電流路徑的電感很小。在暫態過程中，該電容器可在非常短的時間內向器件提供超大量的電流。

　　未採用去耦電容的器件無法提供暫態電流，因此放大器的內部節點會下垂(通常稱為幹擾)。無去耦電容的器件其內部電源幹擾會導致器件工作不連續，原因是內部節點未獲得正確的偏置。

　　

 

　　圖 2：帶去耦合和不帶去耦合情況下的電流

　　除了使用去耦電容器外，您還要在去耦電容器、電源和接地端之間採取較短的低阻抗連接。

　　圖 3 將良好的去耦合板面布局與糟糕的布局進行了對比。您應始終嘗試著讓去耦合連接保持較短的距離，同時避免在去耦合路徑中出現通孔，原因是通孔會增加電感。大部分產品說明書都會給出去耦合電容器的推薦值。如果沒有給出，則可以使用 0.1uF。

　　

 

　　圖 3：良好與糟糕 PCB 板面布局的對比

　　正確連接去耦電容器會給您省去很多麻煩。即便在試驗臺上不使用去耦合電路也能工作得很好，但若進入量產階段時再因工藝變化和其他實際因素的影響，您的產品可能就會出現這樣或那樣的問題。

　　吸取教訓吧，別掉進不使用去耦合的陷阱裡!


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