什么是去耦和旁路?去耦和旁路可以防止能量從一個(gè)電路傳播到另一個(gè)電路上去,進(jìn)而提高電源分配系統(tǒng)的質(zhì)量。
回顧前面章節(jié)的介紹,可知數(shù)字邏輯電路通常涉及兩個(gè)可能的狀態(tài),“0”和“I”(參考圖3-1所示數(shù)字信號(hào)電平模型)。設(shè)置和檢查這兩個(gè)狀態(tài)是通過元件內(nèi)部的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)的,它確定了該器件是否在邏輯“低”或邏輯“高”。這些邏輯元件確定某一狀態(tài)需要一定的時(shí)間間隔。為了保證狀態(tài)被穩(wěn)定地讀取,第3章引入了建立時(shí)間裕量和保持時(shí)間裕量,這兩個(gè)量防止了誤觸發(fā),確保了信號(hào)的完整性。
但是,光有充足的保持時(shí)間是不夠的,結(jié)合第2章電磁兼容的相關(guān)知識(shí),可以知道電路周圍,信號(hào)中存在著大量的電磁干擾和高頻輻射。如果增加高頻干擾,以上所講述的邏輯狀態(tài)也不能被邏輯元件正確識(shí)別。
引入耦合電容,利用電容的充電和放電這一基本特性,其目的是提供充足的動(dòng)態(tài)電壓和電流。通過在電路走線和電源層上確保一個(gè)低阻抗電壓源來實(shí)現(xiàn)去耦,以至于使高頻干擾能從信號(hào)路徑有效地轉(zhuǎn)移出去,同時(shí)使低頻射頻(RF)能量相對(duì)地不受影響。
電容器常見的用途在前面的章節(jié)都有涉及。比如電容的濾波就在第2章中用于解決高速電路的電磁兼容問題。本章所要強(qiáng)調(diào)的電容的用途有去耦、旁路和體電容。
· 去耦:去除在元件切換時(shí)從高頻元件進(jìn)入到電源分配網(wǎng)絡(luò)中的RF能量。去耦電容還
可以為元件提供局部化的直流電壓源,減少跨板浪涌電流的干擾。
·旁路:從元件或走線中轉(zhuǎn)移出不需要的共模RF能量。這主要是通過實(shí)現(xiàn)交流旁路消除無用的能量進(jìn)入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能。
·體電容:信號(hào)引腳在電容負(fù)載狀態(tài)下同步切換時(shí),用于保持元件里的直流電壓和電流恒定。還可以防止由元件產(chǎn)生的沖激電流“dI/dr”引起的電壓擊穿。