电容去耦的两种解释
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采用电容退耦是解决电源噪声问题的主要方法。这种方法对提高瞬态电流的响应速度,降低电源分配系统的阻抗都非常有效。
对于电容退耦,很多资料中都有涉及,但是阐述的角度不同。有些是从局部电荷存储 (即储能)的角度来说明,有些是从电源分配系统的阻抗的角度来说明,还有些资料的说明更为混乱,一会提储能,一会提阻抗,因此很多人在看资料的时候感到有些迷惑。其实,这两种提法,本质上是相同的,只不过看待问题的视角不同而已。为了让大家有个清楚的认识,本文分别介绍一下这两种解释。
从储能的角度来说明电容去耦原理
在制作电路板时,通常会在负载芯片周围放置很多电容, 这些电容就起到电源退耦作 用。其原理可用图 1 说明。
当负载电流不变时,其电流由稳压电源部分提供,即图中的 I0,方向如图所示。此时电容两端电压与负载两端电压一致,电流 Ic 为 0,电容两端存储相当数的电荷,其电荷数和电容有关(C=Q/U)。当负载瞬态电流发生变化时,由于负载芯片内部晶体管电平转换速度极快,必须在极短的时间内为负载芯片提供足够的电流。但是稳压电源无法很快响应负载电流的变化,因此,电流 I0不会马上满足负载瞬态电流要求,因此负载芯片电压会降低。但是由于电容电压与负载电压相同,因此电容两端存在电压变化。对于电容来说电压变化必然产生电流,此时电容对负载放电,电流 Ic 不再为 0,为负载芯片提供电流。根据电容等式:
只要电容 C 足够大,只需很小的电压变化,电容就可以提供足够大的电