旁路电容和去耦电容的作用

转自:经纬的BLOG   http://blog.sina.com.cn/cjw1982121

 

设计印制板时经常要在电路上加电容器来满足数字电路工作时要求的电源平稳和洁净度。电路中的电容可分为退耦电容、旁路电容和容纳电容三类。退耦电容用来滤 除高频器件在电源板上引起的辐射电流,为器件提供一个局域化的直流,还能减低印制电路中的电流冲击的峰值。旁路电容能消除高频辐射噪声。噪声能限制电路的 带宽,产主共模干扰。平滑或容纳电容是用来解决开关器件工作时电源电压会产生突降的问题。

设计中最重要的是确定电容量和接入电容的地点。电容器的自谐振频率是决定电容设计的关键参数。电容器有引出线,就会给电容器附加了固有的电感和电阻,考虑这些因素,实际的电容可看成由电阻、电感、电容组成的串联谐振电路。

因此,实际电容器都有自谐振频率,在自谐振频率以下,电容器呈电容性;高于自谐振频率时,电容器呈电感性,阻抗随频率增高而增大,使旁路作用大大下降。谐 振频率为应该选择谐振频率高的电容器。典型的陶瓷电容器的引线大约有6mm长,会引入15nH的电感,这种类型的电容器对应的自谐振频率列在下表中。

 

                             电容器的自谐振频率

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电容器的电容值(uF)          |    1    0.1    0.01    0.001

电容器的自谐振频率(MHz) |   2.5    5      15       50

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电源板和接地板之间构成的平板电容器也有自谐振频率,这一谐振频率如果与时钟频率如果与时钟频率谐振,就会使整个印制板成为一个电磁辐射器。这一谐振频率 可以达到200MHz~400MHz,采用20-H原则还可以使这个谐振频率提高2-3倍。采用一个大容量的电容器与一个下容量的电容器并联的方法可以有 效地改善自谐振频率特性,当大容量的电容器达到谐振点时,大电容的阻抗开始随频率增加而变大;小容量的电容器尚未达到谐振点,仍然随频率增加而变小并将对 旁路电流起主导作用。

退耦电容的电容量按式

计算,式中△I为瞬变电流、△V为逻辑器件工作允许的电源电压值的变化、△t为开关时间。在电源引线比较长时,瞬变电流引起较大的压降,此时就要加容纳电容以便维持器件要求的电压值。设计时,先计算允许的阻抗Zm,

Zm=△V/△I

然后,由线条电感Lw求出不超过Zm对应的频率fm=Zm/(2πLw),当使用频率高于fm时,要加容纳电容Cb,通常Cb为10~100uF之间取值。

 Cb=1/(2πfm Zm)

电容材料对温度很敏感,要选温度系数好的。还要选择等效串联电感和等效串联电阻小的电容器,一般要求等效串联电感值小于10nH,等效串联电阻小于 0.5Ω。在每两个LSI或VLSI元件处都要加平滑电容,电源入口处也要加入平滑电容。此外,I/O连接器、距电源输入连接器远的地方、元件密集处、时 钟发生电路附近都要加平滑电容器,平滑电容的计算与退耦电容的计算方法相同。

下载方式:https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 布线问题(分支限界算法)是计算机科学电子工程领域中一个广为人知的议题,它主要探讨如何在印刷电路板上定位两个节点间最短的连接路径。 在这一议题中,电路板被构建为一个包含 n×m 个方格的矩阵,每个方格能够被界定为可通行或不可通行,其核心任务是定位从初始点到最终点的最短路径。 分支限界算法是处理布线问题的一种常用策略。 该算法与回溯法有相似之处,但存在差异,分支限界法仅需获取满足约束条件的一个最优路径,并按照广度优先或最小成本优先的原则来探索解空间树。 树 T 被构建为子集树或排列树,在探索过程中,每个节点仅被赋予一次成为扩展节点的机会,且会一次性生成其全部子节点。 针对布线问题的解决,队列式分支限界法可以被采用。 从起始位置 a 出发,将其设定为首个扩展节点,并将与该扩展节点相邻且可通行的方格加入至活跃节点队列中,将这些方格标记为 1,即从起始方格 a 到这些方格的距离为 1。 随后,从活跃节点队列中提取队首节点作为下一个扩展节点,并将与当前扩展节点相邻且未标记的方格标记为 2,随后将这些方格存入活跃节点队列。 这一过程将持续进行,直至算法探测到目标方格 b 或活跃节点队列为空。 在实现上述算法时,必须定义一个类 Position 来表征电路板上方格的位置,其成员 row col 分别指示方格所在的行列。 在方格位置上,布线能够沿右、下、左、上四个方向展开。 这四个方向的移动分别被记为 0、1、2、3。 下述表格中,offset[i].row offset[i].col(i=0,1,2,3)分别提供了沿这四个方向前进 1 步相对于当前方格的相对位移。 在 Java 编程语言中,可以使用二维数组...
源码来自:https://pan.quark.cn/s/a4b39357ea24 在VC++开发过程中,对话框(CDialog)作为典型的用户界面组件,承担着与用户进行信息交互的重要角色。 在VS2008SP1的开发环境中,常常需要满足为对话框配置个性化背景图片的需求,以此来优化用户的操作体验。 本案例将系统性地阐述在CDialog框架下如何达成这一功能。 首先,需要在资源设计工具中构建一个新的对话框资源。 具体操作是在Visual Studio平台中,进入资源视图(Resource View)界面,定位到对话框(Dialog)分支,通过右键选择“插入对话框”(Insert Dialog)选项。 完成对话框内控件的布局设计后,对对话框资源进行保存。 随后,将着手进行背景图片的载入工作。 通常有两种主要的技术路径:1. **运用位图控件(CStatic)**:在对话框界面中嵌入一个CStatic控件,并将其属性设置为BST_OWNERDRAW,从而具备自主控制绘制过程的权限。 在对话框的类定义中,需要重写OnPaint()函数,负责调用图片资源并借助CDC对象将其渲染到对话框表面。 此外,必须合理处理WM_CTLCOLORSTATIC消息,确保背景图片的展示不会受到其他界面元素的干扰。 ```cppvoid CMyDialog::OnPaint(){ CPaintDC dc(this); // 生成设备上下文对象 CBitmap bitmap; bitmap.LoadBitmap(IDC_BITMAP_BACKGROUND); // 获取背景图片资源 CDC memDC; memDC.CreateCompatibleDC(&dc); CBitmap* pOldBitmap = m...
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