为什么要使用去耦电容?去耦电容的工作原理。

                                     去耦电容总结

1 理想电容,实际电容?
理想电容:一个完美的电容,自身不会产生任何能量损失,在任何频率下都呈现“容性”。
实际电容:实际上,因为制造电容的材料有电阻,电容的绝缘介质有损耗,各种原因导致电容变得不“完美”。实际上的电容等于等效串联电感ESL、等效串联电阻ESR、与理想电容的串联,因此其特性与频率有关。
2 用电芯片为什么要加去耦电容?
用电芯片加去耦电容有两个原因。
一:为了使电源能够稳定地输入到芯片上(电源要时刻满足负载瞬态电流的提供、可以从储能的角度理解)。
二:除去电源的高频噪声。
3 负载瞬态电流?
芯片要正常工作,需要一定的工作电流,当电源提供的电流小于负载瞬态电流的时候,芯片便不能正常工作,为了让其在这种情况下还能正常工作,可以加适当大小的电容,作为储能作用,当电源提供的电流小于负载瞬态电流的时候,电容会放电,提供电流,此时芯片可以正常工作。(电容的大小会影响瞬态电流的响应速度,因为一般电容越大,ESL越大,而ESL会阻碍电容给负载提供电流)
4自谐振对去耦电容影响?
由于ESL的存在,实际电容都会产生自谐振,也即会存在谐振频率,当频率高于谐振频率时电容会显“感性”此时电容可看做是电感,无电容特性,当频率低于谐振频率时电容会显“容性”,当频率等于谐振频率时电容会显“阻性”此时电容的“容性”与“感性”相互抵消,此时实际电容的阻值最小。
6 去耦原理?
电容要达到2中的稳定电源的作用,必须要显“容性”,因此谐振频率不能设置太低,要让电容处于“容性”状态下。因此必须减小ESL,(一般电容越大,ESL越大),因此有些芯片使用手册会建议去耦电容不能大于某值。
电容要达到2中的除高频噪音的作用,可以设法将该频率下的高频噪音通过地滤掉,可通过将电容的谐振频率设置为此高频噪音的频率,这是电容阻抗最小,高频噪音的以滤掉。

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