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這一講，我們先就大家對(duì)電源設(shè)計(jì)中的去耦問題的疑問作統(tǒng)一的解答，希望看過之后能對(duì)你能有所幫助!
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/175206.htm談到DC-DC轉(zhuǎn)換 (及抗噪)，探討的問題一般涉及各種器件，如采用各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器 (我們以前已經(jīng)討論過了)。設(shè)計(jì)工程師必須注意這些器件的性能特性，如負(fù)載和線路調(diào)整、電噪聲、開關(guān)噪聲、輸入與輸出驅(qū)動(dòng)、有效功率以及熱量管理。但就所有這些設(shè)計(jì)問題的核心而言，DC-DC轉(zhuǎn)換最基本的定義就是通過零輸出阻抗和無噪聲電路，將DC電壓轉(zhuǎn)換為另一種DC電壓 (即使是相同電壓) ! 。如果您設(shè)計(jì)的每一種集成電路中，每個(gè)電源引腳連接無噪聲、0 Ω 輸出阻抗DC-DC轉(zhuǎn)換器，電路不會(huì)出現(xiàn)電源導(dǎo)致性能下降的現(xiàn)象，達(dá)到極為出色的效果。因此，必須了解能夠達(dá)到這樣性能水平的無本底噪聲DC-DC轉(zhuǎn)換器!
圖1. “LC” DC-DC轉(zhuǎn)換器去耦網(wǎng)絡(luò)
如圖1所示“LC”網(wǎng)絡(luò)。這是一種帶噪聲抑制功能的最基本DC-DC轉(zhuǎn)換器。簡單來說，在盡可能靠近加電器件處放置一支電容C1，將其連接“LC”網(wǎng)絡(luò)輸入電源的同一地線，即可構(gòu)成理想的0 Ω輸出阻抗無噪聲DC-DC轉(zhuǎn)換器。其基本原理是去耦概念。
去耦的意思是將電路的一部分與另一部分?jǐn)嚅_。一個(gè)帶電器件 (DUT) 產(chǎn)生的噪聲可以通過串聯(lián)元件 (如電感器 (L1)) 與穩(wěn)壓器分開，然后通過電容 (C1) 等并聯(lián)元件接地。例如，當(dāng)需要調(diào)整 DUT 電壓時(shí)，改變 DUT 電壓顯而易見電流也會(huì)發(fā)生變化。穩(wěn)壓器必須適應(yīng)電流的變化，盡可能減小電壓變化。如果穩(wěn)壓器不能對(duì) DUT 所需電量立即做出響應(yīng)，DUT 電壓也會(huì)發(fā)生變化，造成系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降。
“LC”網(wǎng)絡(luò)在這方面發(fā)揮極為重要的作用。去耦電容 C1可以用作DUT的本地能源。電容不能提供總DC電量，因?yàn)樗鼉H保存了少量能量，但這種能量可以極快的速度對(duì)DUT的AC電流變化做出響應(yīng)。電容有效維持本地電源電壓，頻率可由kHz至GHz (毫秒到納秒)。電感器用來隔離穩(wěn)壓器與DUT。電感器 DC (和低頻) 阻抗應(yīng)為0 Ω，高頻應(yīng)為高阻抗。這種高頻高阻抗可在電容通過器件引腳為DUT提供本地電源時(shí)，避免穩(wěn)壓器為DUT提供高頻電源。電感器還可以構(gòu)成LC濾波電路，降低加電狀態(tài)下穩(wěn)壓器對(duì)DUT的輸出噪聲，同時(shí)還可以濾除DUT產(chǎn)生的噪聲，防止破壞穩(wěn)壓器輸出 (以及穩(wěn)壓器輸出連接的其他電路)。DC完全透明，彼此之間以及每條帶電電路與穩(wěn)壓器輸出安全隔離是去耦的最低要求!
下面來看實(shí)際“LC”網(wǎng)絡(luò)。我們知道，電感器的電抗是XL=ωL，電容的電抗XC=1/ωC。DC處，電感器的電抗 (ωL) 理想狀態(tài)下為零，但隨著頻率上升，可提高到無窮大 (理想狀態(tài)下)。這種情況與電容正好相反。DC處，隨著頻率上升，電容的電抗 (1/ωC) 下降，并且在理想狀態(tài)下保持無窮大。當(dāng)然，在特定頻率處，這兩個(gè)電抗相等，但符號(hào)相反。處于這種情況時(shí)的頻率稱為諧振頻率f。因此:
將角頻率轉(zhuǎn)換為Hz，我們得到
式中，f代表諧振頻率。
現(xiàn)在，我們舉例說明如何采用通用器件構(gòu)成“LC”網(wǎng)絡(luò)。如果DUT電源腳處C1=.1uF，L1 選擇2.5 uH，采用現(xiàn)成的VK-200型鐵氧體磁芯電感，諧振頻率約為318 kHz。這個(gè)“LC”網(wǎng)絡(luò)可以帶限穩(wěn)壓器的輸出噪聲，同時(shí)帶限D(zhuǎn)UT返回給穩(wěn)壓器輸出的噪聲，從而將特定DUT與穩(wěn)壓器“去耦”，防止電路中的另一DUT受到破壞。
下一講，我們將介紹電路設(shè)計(jì)和電路板布局中如何采用“LC”網(wǎng)絡(luò)去耦，以及如何設(shè)計(jì)各種應(yīng)用中的電感器。同時(shí)，一定要注意電路設(shè)計(jì)正確去耦，請(qǐng)記住，無論設(shè)計(jì)數(shù)字電路，還是模擬電路，由于速度越來越快，最好一切從模擬而不是數(shù)字開始!
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這一講，我們先就大家對(duì)電源設(shè)計(jì)中的去耦問題的疑問作統(tǒng)一的解答，希望看過之后能對(duì)你能有所幫助!
本文引用地址：http://www.butianyuan.cn/article/175206.htm談到DC-DC轉(zhuǎn)換 (及抗噪)，探討的問題一般涉及各種器件，如采用各種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的線性穩(wěn)壓器和開關(guān)穩(wěn)壓器 (我們以前已經(jīng)討論過了)。設(shè)計(jì)工程師必須注意這些器件的性能特性，如負(fù)載和線路調(diào)整、電噪聲、開關(guān)噪聲、輸入與輸出驅(qū)動(dòng)、有效功率以及熱量管理。但就所有這些設(shè)計(jì)問題的核心而言，DC-DC轉(zhuǎn)換最基本的定義就是通過零輸出阻抗和無噪聲電路，將DC電壓轉(zhuǎn)換為另一種DC電壓 (即使是相同電壓) ! 。如果您設(shè)計(jì)的每一種集成電路中，每個(gè)電源引腳連接無噪聲、0 Ω 輸出阻抗DC-DC轉(zhuǎn)換器，電路不會(huì)出現(xiàn)電源導(dǎo)致性能下降的現(xiàn)象，達(dá)到極為出色的效果。因此，必須了解能夠達(dá)到這樣性能水平的無本底噪聲DC-DC轉(zhuǎn)換器!
圖1. “LC” DC-DC轉(zhuǎn)換器去耦網(wǎng)絡(luò)
如圖1所示“LC”網(wǎng)絡(luò)。這是一種帶噪聲抑制功能的最基本DC-DC轉(zhuǎn)換器。簡單來說，在盡可能靠近加電器件處放置一支電容C1，將其連接“LC”網(wǎng)絡(luò)輸入電源的同一地線，即可構(gòu)成理想的0 Ω輸出阻抗無噪聲DC-DC轉(zhuǎn)換器。其基本原理是去耦概念。
去耦的意思是將電路的一部分與另一部分?jǐn)嚅_。一個(gè)帶電器件 (DUT) 產(chǎn)生的噪聲可以通過串聯(lián)元件 (如電感器 (L1)) 與穩(wěn)壓器分開，然后通過電容 (C1) 等并聯(lián)元件接地。例如，當(dāng)需要調(diào)整 DUT 電壓時(shí)，改變 DUT 電壓顯而易見電流也會(huì)發(fā)生變化。穩(wěn)壓器必須適應(yīng)電流的變化，盡可能減小電壓變化。如果穩(wěn)壓器不能對(duì) DUT 所需電量立即做出響應(yīng)，DUT 電壓也會(huì)發(fā)生變化，造成系統(tǒng)性能嚴(yán)重下降。
“LC”網(wǎng)絡(luò)在這方面發(fā)揮極為重要的作用。去耦電容 C1可以用作DUT的本地能源。電容不能提供總DC電量，因?yàn)樗鼉H保存了少量能量，但這種能量可以極快的速度對(duì)DUT的AC電流變化做出響應(yīng)。電容有效維持本地電源電壓，頻率可由kHz至GHz (毫秒到納秒)。電感器用來隔離穩(wěn)壓器與DUT。電感器 DC (和低頻) 阻抗應(yīng)為0 Ω，高頻應(yīng)為高阻抗。這種高頻高阻抗可在電容通過器件引腳為DUT提供本地電源時(shí)，避免穩(wěn)壓器為DUT提供高頻電源。電感器還可以構(gòu)成LC濾波電路，降低加電狀態(tài)下穩(wěn)壓器對(duì)DUT的輸出噪聲，同時(shí)還可以濾除DUT產(chǎn)生的噪聲，防止破壞穩(wěn)壓器輸出 (以及穩(wěn)壓器輸出連接的其他電路)。DC完全透明，彼此之間以及每條帶電電路與穩(wěn)壓器輸出安全隔離是去耦的最低要求!
下面來看實(shí)際“LC”網(wǎng)絡(luò)。我們知道，電感器的電抗是XL=ωL，電容的電抗XC=1/ωC。DC處，電感器的電抗 (ωL) 理想狀態(tài)下為零，但隨著頻率上升，可提高到無窮大 (理想狀態(tài)下)。這種情況與電容正好相反。DC處，隨著頻率上升，電容的電抗 (1/ωC) 下降，并且在理想狀態(tài)下保持無窮大。當(dāng)然，在特定頻率處，這兩個(gè)電抗相等，但符號(hào)相反。處于這種情況時(shí)的頻率稱為諧振頻率f。因此:
將角頻率轉(zhuǎn)換為Hz，我們得到
式中，f代表諧振頻率。
現(xiàn)在，我們舉例說明如何采用通用器件構(gòu)成“LC”網(wǎng)絡(luò)。如果DUT電源腳處C1=.1uF，L1 選擇2.5 uH，采用現(xiàn)成的VK-200型鐵氧體磁芯電感，諧振頻率約為318 kHz。這個(gè)“LC”網(wǎng)絡(luò)可以帶限穩(wěn)壓器的輸出噪聲，同時(shí)帶限D(zhuǎn)UT返回給穩(wěn)壓器輸出的噪聲，從而將特定DUT與穩(wěn)壓器“去耦”，防止電路中的另一DUT受到破壞。
下一講，我們將介紹電路設(shè)計(jì)和電路板布局中如何采用“LC”網(wǎng)絡(luò)去耦，以及如何設(shè)計(jì)各種應(yīng)用中的電感器。同時(shí)，一定要注意電路設(shè)計(jì)正確去耦，請(qǐng)記住，無論設(shè)計(jì)數(shù)字電路，還是模擬電路，由于速度越來越快，最好一切從模擬而不是數(shù)字開始!
評(píng)論