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可靠旁路电容的发展与作用(II)

浏览数量:0     作者:本站编辑     发布时间: 2018-07-23      来源:本站

       途中蓝色的线代表了电源的阻抗,该电源可以是一个电池或电源转换器。在低频时候阻抗较低,但在更高频率的时候,导线,布线,层面的连接电感最终将占据主导地位。绿色线代表了有源器件的阻抗。如果我们将该阻抗图标对应在板封装接口处,绿色线代表了有源器件连同封装,以及封装上PDN电容的阻抗。我们称那些有源器件为“硅silicon”,但他们可以是任何类型的有源电路:在那块旧的电脑板上有源器件是锗晶体管。
  综上,蓝色和绿色线产生了三角型的阻抗配置,并且在低频和高频的尾部是平坦的。如果在这个系统上不增加旁路电容,任何噪声电流每次击中这个三角峰值频率时都可能会造成很多噪音。频率轴上从左到右延伸的粗黑线是用来标明我们感兴趣的频率范围,与 PDN阻抗有联系的。我们感兴趣的频率范围并不一定是连续的频谱的一部分,特别是对连接到相同的电源电压却具有不同功能的复合电路来说。
  如果要研究的频率范围不是在蓝色和绿色的曲线构成的阻抗峰值所在频率之间,那么该电路将正常工作而不需要增加旁路电容。如果电路的工作激发了阻抗峰值,那么我们需要增加旁路电容,以减少阻抗,从而降低噪音。图标上红色虚线代表一个旁路电容的阻抗,用来补充电源和有源器件的阻抗,也使宽频带的整体阻抗值变得较低。
  那么,为什么在旧的电脑板上不需要旁路电容?主要是因为锗晶体管的切换缓慢,并且时钟频率十分低,即短暂的开关电流不激发PDN阻抗的高阻抗部分。
  今天的高速电子产品,复杂的电路功能和高时钟频率,大部分时间我们要关心的一个频宽很宽的 PDN阻抗,因此,我们不能允许在源和负载阻抗之间有很高很明显的阻抗峰值。因此,我们需要旁路电容器。如果我们快进几十年里,我们可以很容易预测到电路板又将没有旁路电容了。
  因为,当分布式电源都足够小,以至于我们可以把他们放置在非常接近负载的时候,则互连电感将变低,同时有源器件中的芯片和封装电容量将更大,这样我们将又回到电路板上不需要旁路电容的年代了。

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