芯片的供电引脚通过串接一个电容来接地的主要原因可以总结为以下几点:
1. **去耦(Decoupling)/旁路(Bypassing)**:电容可以为高频信号提供通路,减小电源内阻,去除电源和地线在敷铜板上“走长线”的影响,防止公用电源的各部分电路之间的“有害交连”。去耦电容的主要作用是吸收供电电源电压中的高频交流成分,将高频交流成分引导到地线,进而使芯片能够获得更加稳定可靠的直流电压。
2. **储能(Energy Storage)**:当电路的耗电量突然增大时,如果没有电容,电源电压可能会被拉低,产生噪声,甚至导致设备重启。大容量的电容可以暂时释放储存的电能,稳定电源电压。
3. **滤波(Filtering)**:电容可以滤除电源中的高频杂波,以免电路产生自激,稳定电路工作状态。电源滤波电容可以滤除电源的杂波和交流成分,平滑脉动直流电压,储存电能。
4. **电磁兼容性(EMC)**:从电磁抗扰度(EMS)的角度来看,电容可以降低可能存在的、以大地电位作为参考的高频干扰信号对电路的影响,从而达到抑制电路与干扰源之间瞬态共模电压差的目的。从电磁干扰(EMI)的角度来看,如果存在与地相连接的金属外壳,这条高频通道的存在有助于防止高频信号辐射至外部环境。
5. **防止直流短路**:使用电容而不是导体进行短路连接,因为导体会造成直流短路,可能烧毁保险丝,而电容可以隔直,只允许交流通过。
6. **降低电感影响**:用作高频短路的电容必须具有较低的引线和PCB走线电感,因此,各电源电容必须非常靠近它去耦的IC的两个引脚。
7. **芯片内部集成的困难**:芯片内部集成电阻和电容存在困难,因为电阻有热功率损耗问题,体积不能很小;电容有耐压问题和极板尺寸问题,在硅片上实现非常不合适。
综上所述,芯片供电引脚通过串接电容接地的做法是为了提高电路的稳定性、减少噪声、滤除高频干扰、提高电磁兼容性以及解决芯片内部集成元件的困难。
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