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(3)彻底解释100nF旁路电容

文章来源:365bet最新备用网站  文章作者:365bet体育在线赌博  发表时间:2019-08-08  浏览次数: 人次

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在上一节中,我们详细讨论了旁路电容在数字电路中的基本和重要作用:能量存储和为高频噪声电流提供低阻抗路径,但旁路电容的功能并不普遍。虽然这是一个很高的名称,但旁路电容的最终作用是电源完整性(PI),它是设计高速数字PCB的重要部分。信号完整性(是):详细解释机会。
实际上,旁路电容的两个基本功能在某种意义上是完全一致的:您可能认为旁路电容中的能量累积会导致高频开关(充电)瞬态负载并避免高开关。没有。由于切换所需的能量已经通过芯片附近的旁路电容获得,因此频率噪声从芯片进一步扩散。旁路电容还为高频噪声电流提供低阻抗路径,因此为了避免高频切换,必须从远距离能源获得瞬时充电能量。
经验丰富的工程师会注意到旁路电容的电容几乎为零。
如下图所示,FPGA芯片旁路电容是数字电路中最常见的1uF(100nF)
这个价值来自哪里?
本节介绍此主题。
如上所述,实际电容器具有自谐振频率。考虑到这个因素,旁路电容器作为数字电路的电容通常不超过1 uF。当然,容量太小,因为累计负载无法处理切换。立即需要充电所需的最低费用是多少?
使用最简单的逆变器逻辑芯片(74HC04)计算示例。
实际芯片中每个逻辑门的基本结构如下图所示(以下所有内容均来自Philips74HC04数据手册)。
每个CMOS反相器的基本结构如下图所示(参见文章[逻辑门(1)])。
每个逻辑门(栅极)由三个串联的反相器组成,如下图所示(参见逻辑门文章,了解芯片设计的原因)。
在上图中,CI表示芯片信号引脚的输入电容(输入电容),CL表示输出负载电容(输出负载电容)。
对于每级逆变器,最后一级逆变器的输入容量CI用作前级开关的输出负载容量。当然,逆变器开关也具有某些寄生输出电容,这些寄生输出电容也包含在CL中。在内部,NO逻辑门(包括三个逆变器)的等效负载容量是矩阵开关的所有源。在切换期间需要从电源请求VDD电源的内部逻辑(换句话说,需要此等效负载电容来更改开关,加载和卸载操作)。如下所示,该逻辑矩阵开关的等效容量由数据手册中的CPD(powerdissipationcapacitancepergate)表示。
注意:在本数据手册中,CPD是一种等效的无门开关电容(PerGate)。
在74HC04芯片中,CPD等于CL1,CL2,CL3的等效电容(不一定是简单的加法),CL4取决于芯片的外部负载。因此,电路可以如下所示:


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