电容去耦相关知识与应用

去耦作用

消除高频开关电路产生的RF能量，为电路提供一个低阻抗本地直流源

完成去耦作用的前提，是保证在电源分布系统具有较低的交流阻抗

一.低频大容量电容（bulk）

在所有的信号管脚开关同时处于最大的容性负载条件时，提供稳定的直流电压、电流

通常选用大容量钽电容，电压额定值一般为电路额定工作电压的5倍 放置位置 时钟电路附近 输入/输出连接处 大功耗电路附近 远离电源馈入点的位置

1.低频大容量电容的选择步骤

计算电路的最大交变电流（ΔI）

给出电路所允许的最大电源电位差噪声（ ΔV） 计算电路所允许的最大XMAX = ΔV / ΔI 给出电源、地分布线的寄生电感LPSW 计算电源、地分布线的最高响应频率FPSW

FPSWXMAX2LPSW计算去耦所需要的最小电容值Cbypass

根据去耦电容的引脚电感LC，计算其最高响应频率Fbypass

2.低频大容量电容的选择实例

某5V CMOS电路板有100个门，分别驱动10pF负载，边沿时间为5ns。电源分布线的电感为100nH

Cbypass12FPSWXMAXFbypassXMAX2LCV5VINC10010pF1At5ns

V0.100VXMAXV0.1ILPSW100nHFPSWCbypassXMAX159KHz2LPSW12FPSWXMAX10F设电容引脚电感LC=5nH，则

Fbypass

XMAX3.18MHz2LC

二.高频去耦电容

高频去耦电容为电路提供本地的低阻抗直流源

LPDS Cbypass CL DC -

高频去耦电容的阻抗必须小于XPSW

选择高频去耦电容的一般原则 自谐振频率>需抑制的时钟谐波频率 提供电路瞬态工作能量

1.高频去耦电容的选择步骤

计算系统在高频下正常工作所能允许的电感Ltot

给出电容的引脚电感LC 计算并联电容的数目N

LtotXMAXXTMAXr2Fknee

LCNLtot计算并联电容值CParallel

计算每一个电容的值Celement

Cparallel12FbypassXMAXCelementCparallelN2.高频去耦电容的选择实例

某5V CMOS电路板有100个门，分别驱动10pF负载，边沿时间5ns。电源分布线的电感为100nH。设电容引脚电感LC=5nH。

Tr5nsXMAX0.1LtotXMAXTrFbypass3.18MHz0.159nHLCN32LtotCparallel12FbypassXMAXCparallelN0.016F0.5FCelement