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[其他] PCB设计电源完整性之电容篇

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    发表于 2016-6-8 18:22:26 |显示全部楼层
    PCB设计电源完整性之电容篇


    电容的安装距离选择

    在放置时,最好均匀分布在芯片的四周,对每一个容值等级都要这样。通常芯片在设计的时候就考虑到了电源和地引脚的排列位置,一般都是均匀分布在芯片的四个边上的。因此,电压扰动在芯片的四周都存在,去耦也必须对整个芯片所在区域均匀去耦。如果把上图中的680pF电容都放在芯片的上部,由于存在去耦半径问题,那么就不能对芯片下部的电压扰动很好的去耦。

    容值最小的电容,有最高的谐振频率,去耦半径最小,因此放在最靠近芯片的位置。
    容值稍大些的可以距离稍远,最外层放置容值最大的。但是,所有对该芯片去耦的电容都尽量靠近芯片。下面的图1就是一个摆放位置的例子。本例中的电容等级大致遵循10倍等级关系。

    图1 电容摆放位置示例


    电容的安装

    在安装电容时,要从焊盘拉出一小段引出线,然后通过过孔和电源平面连接,接地端也是同样。这样流经电容的电流回路为:电源平面->过孔->引出线->焊盘->电容->焊盘->引出线->过孔->地平面,图2直观的显示了电流的回流路径。


    图2 流经电容的电流回路
    放置过孔的基本原则就是让这一环路面积最小,进而使总的寄生电感最小。图3显示了几种过孔放置方法。


    图3 高频电容过孔放置方法

    第一种方法从焊盘引出很长的引出线然后连接过孔,这会引入很大的寄生电感,一定要避免这样做,这时最糟糕的安装方式。

    第二种方法在焊盘的两个端点紧邻焊盘打孔,比第一种方法路面积小得多,寄生电感也较小,可以接受。

    第三种在焊盘侧面打孔,进一步减小了回路面积,寄生电感比第二种更小,是比较好的方法。

    第四种在焊盘两侧都打孔,和第三种方法相比,相当于电容每一端都是通过过孔的并联接入电源平面和地平面,比第三种寄生电感更小,只要空间允许,尽量用这种方法。
    最后一种方法在焊盘上直接打孔,寄生电感最小,但是焊接是可能会出现问题,是否使用要看加工能力和方式。
    推荐使用第三种和第四种方法。
    需要强调一点:有些工程师为了节省空间,有时让多个电容使用公共过孔。任何情况下都不要这样做。最好想办法优化电容组合的设计,减少电容数量。
    由于印制线越宽,电感越小,从焊盘到过孔的引出线尽量加宽,如果可能,尽量和焊盘宽度相同。这样即使是0402封装的电容,你也可以使用20mil宽的引出线。引出线和过孔安装如图4所示,注意图中的各种尺寸。

    图4 推荐的高频电容过孔放置方法

    更多行业信息可查阅快点PCB平台订阅号:eqpcb_cp。

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