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高速先生成員--姜杰 因為去耦電容的模型基本都可以用下面三種元素的簡(jiǎn)單組合來(lái)表示。 理想電容C的阻抗是隨頻率的增加而逐漸減小的一條斜線(xiàn)，實(shí)際上由于電容中等效寄生電阻（ESR）和等效寄生電感（ESL）的攪局，問(wèn)題開(kāi)始變得復雜。不同的電容自諧振頻點(diǎn)不同，諧振點(diǎn)阻抗各異，濾波頻段也有區別…… 看似很復雜，其實(shí)，很簡(jiǎn)單。 電容搞搞“振”，第一“振”來(lái)自同一電容ESR\ESL\C的串聯(lián)諧振（也叫做自諧振）。 先來(lái)看看電容模型的各參數是如何影響阻抗曲線(xiàn)的。對于電容容值C，不難發(fā)現，相同ESR和ESL的情況下，隨著(zhù)容值的增加，自諧振頻點(diǎn)向低頻移動(dòng)，同時(shí)，濾波頻段也會(huì )加寬。 接下來(lái)再看哈ESL的影響。在保持其它參數不變的情況下，隨著(zhù)ESL的增加，自諧振頻點(diǎn)向低頻移動(dòng)，同時(shí)，濾波頻段也會(huì )隨著(zhù)變小。 需要注意的是，ESR的情況會(huì )復雜一些，因為它是一個(gè)頻變的參數。 ESR隨頻率變化的趨勢與該電容的阻抗變化一致。 不過(guò)，為了簡(jiǎn)化問(wèn)題，我們這里先把ESR作為一個(gè)常數，它的變化對阻抗曲線(xiàn)的影響如下圖。 對比上面幾個(gè)圖，我們會(huì )發(fā)現一個(gè)有趣的現象，那就是電容自諧振頻點(diǎn)的ESR基本決定了阻抗的最小值。 以上只是單一容值電容的阻抗曲線(xiàn)。了解PDN阻抗曲線(xiàn)的童鞋會(huì )發(fā)現常見(jiàn)情況并非如此，而是像人生一樣總是起起伏伏。 其實(shí)，這是容值不同的電容并聯(lián)諧振的結果，也是本文要說(shuō)的第二“振”。 分析起來(lái)也很簡(jiǎn)單，當一個(gè)電容的感性區遇上另一個(gè)電容的容性區，諧振峰就出現了。 綜合考慮VRM和芯片內去耦，如果說(shuō)第一“振”決定了阻抗曲線(xiàn)的波谷，第二“振”通常確定了阻抗曲線(xiàn)的波峰。 電容種類(lèi)這么多，原理圖設計或者備料出錯的機會(huì )大大增加，作為一名設計攻城獅，希望板子簡(jiǎn)單點(diǎn)，精簡(jiǎn)一些電容，這個(gè)要求并不過(guò)分吧？ 說(shuō)干就干，在前文三種電容并聯(lián)的基礎上，去掉100nF的電容，看看會(huì )怎樣。 這么看，除了在100nF的去耦頻段出現一個(gè)諧振峰，好像也沒(méi)什么問(wèn)題，畢竟，這個(gè)峰值也沒(méi)那么高。我們繼續把VRM和芯片內去耦模型加上，看全鏈路的情況。 See？高速先生一直強調的調整電容要合理真不是嚇唬你。 當然，這個(gè)例子只是為了凸顯電容影響而挑選的極端情況。 電容不是老虎屁股，一點(diǎn)摸不得，具體種類(lèi)和數量可以通過(guò)仿真進(jìn)行優(yōu)化，是增是減，It depends！ 對于電容相關(guān)的電感參數，除了電容自身的ESL，還需要關(guān)注什么？ |
