什么是電容?理想的旁路電容器焊接位置在哪里?根據(jù)電路中綜合因素來(lái)看,，旁路電容器除了具有減少脈沖電流，穩(wěn)定電源電壓能力之外，更重要的是它的電容量,、電壓值和正常工作的額定溫度以及在電路板中放置(焊接)的位置。通常在VCC和接地之間,，電容起到作用是提供一個(gè)低阻抗的路徑以便使交流電可以通過(guò)直流電路直接接地,。電容同時(shí)也扮演一個(gè)儲(chǔ)能裝置，儲(chǔ)存電荷用于穩(wěn)定負(fù)載變化而引起的電壓波動(dòng),。
盡管電容能夠解決不少電路問(wèn)題,，但錯(cuò)誤電容選型或不當(dāng)?shù)碾娙莘胖梦恢脤?huì)導(dǎo)致整個(gè)電路出現(xiàn)電能的損耗，干擾電流,、或者使其處于不穩(wěn)定的狀態(tài),。除了正常工作的額定值,、型號(hào)以及電容的大小尺寸之外，工程師更應(yīng)該密切注意的是旁路電容在電路中的放置位置,。
理想的電容器焊接位置
要綜合各種因素才能找到電容放置的理想位置,，這些因素包括整個(gè)開(kāi)發(fā)板的布局設(shè)計(jì)、芯片或者其他零部件的功能,，PCB板設(shè)計(jì)層數(shù)以及電路板的尺寸大小等等,。電路板設(shè)計(jì)者必須能夠解決每個(gè)PCB板對(duì)電容器獨(dú)特的要求， 電容器錯(cuò)誤選型或放置在電路板位置不對(duì)往往會(huì)導(dǎo)致意想不到的的問(wèn)題或是電路故障,。 為確保整個(gè)板子能夠?qū)崿F(xiàn)最佳性能,，以下是在電路板上放置旁路電容器的最佳做法。
放置旁路電容器的理想位置盡可能靠近元器件的電源引腳,。這樣做的目的是為了元器件在通斷電的瞬間,，避免電路中有大電流產(chǎn)生損壞元器件。同時(shí)讓交流干擾電流直接通過(guò)一個(gè)低阻抗電路接地,。如果把電容放置在離元器件電源引腳更遠(yuǎn)的位置,，由于電感效應(yīng)，額外的走線長(zhǎng)度會(huì)產(chǎn)生額外的串聯(lián)電感,，從而降低旁路電容器的自感諧振頻率和有用帶寬,。
在通常的實(shí)際應(yīng)用中，電源和電路元件(如IC)之間總是有一定的距離,。 理想情況下,，IC和功率調(diào)節(jié)器之間的銅線路被視作為零阻抗的線路。 當(dāng)然現(xiàn)實(shí)中是不太可能的,，這條線路并非零阻抗,，有阻值意味著從電源到芯片可用的電壓和電流就會(huì)受此影響而有所變化。
電路板中銅跡線,，就像現(xiàn)實(shí)中電線一樣,，帶有一定的電阻值和電感效應(yīng)。相比阻值,，更應(yīng)該被關(guān)注的是電路板中銅跡線的電感效應(yīng)對(duì)真?zhèn)€電路板的影響,，特別是它對(duì)電源功率傳輸有巨大的影響。 當(dāng)給IC或有源器件通電瞬間,，這個(gè)電感效應(yīng)會(huì)消除或者減緩從電源發(fā)出大電流(尖峰電流)對(duì)元器件沖擊,。
理想情況下，所有的電路板的銅跡線在電流通過(guò)時(shí)應(yīng)該是沒(méi)有任何阻抗或者延遲的,。 然而,，在實(shí)際電路中，電感大小與電流的變化速率是相對(duì)的，這將阻礙了電流大小不能按照設(shè)備要求快速調(diào)高或者降低,。 對(duì)通斷電過(guò)程有延遲的影響,，輸出信號(hào)波形因此可能也會(huì)失真。
一般來(lái)說(shuō),，隨著電容器與元器件引腳之間的銅跡線長(zhǎng)度越長(zhǎng)產(chǎn)生電感效應(yīng)就越明顯,，這將影響電容器的諧振頻率，往往會(huì)導(dǎo)致窄帶寬信號(hào)而無(wú)法抑制所有噪聲,。所以最小化走線長(zhǎng)度可減少電感,，電阻和整體阻抗。
寬帶頻率——多個(gè)電容組合
不同種類的電容器能夠抑制特定的頻率范圍內(nèi)的干擾電流,，但是對(duì)于在寬帶頻率范圍內(nèi)工作的器件來(lái)說(shuō),，期望單個(gè)電容能夠滿足需求很顯然是不現(xiàn)實(shí)的。最好的解決方案就是同時(shí)并行多個(gè)針對(duì)不同帶寬值的電容器,。 如大電容將為低頻提供低阻抗接地線路,，而較小電容將處理較高頻率的干擾電流。
通過(guò)正確電容器選型和布局,，設(shè)計(jì)人員所有頻率的電流提供合適的低阻抗線路,、當(dāng)布局電容位置時(shí)，最好按照電容值得大小升序排列它們,，從最靠近電源引腳電容值最小的電容開(kāi)始,，然后按照升序順序添加較大的電容。
相比大電容較慢的充放電速度,，小電容充放電速度更快因此對(duì)高頻電流信號(hào)響應(yīng)很快,， 由于大電容在充放電速度上需要更多的時(shí)間，因此對(duì)高頻電流信號(hào)無(wú)法及時(shí)的響應(yīng),，不過(guò)在較低頻率下則工作良好。 所以通常情形下在使用一大一小兩種電容兩個(gè)并行使用,，如把0.1uF電容放置在電源引腳的旁邊,，緊隨其后的便是電容值為10uF電容的放置。
由于電路板的銅跡線或多或都會(huì)產(chǎn)生阻抗和電感效應(yīng),，盡可能的縮小銅跡線的長(zhǎng)度,，否則將增加干擾電流信號(hào)的整體阻抗。下圖中,，電容器可以被放置在SMT元器件下面,，不過(guò)是在整個(gè)電路板的另一面，這種直接放在元器件下面的做法,，是為了盡量縮短銅跡線的長(zhǎng)度減少電感和阻抗,。
最好將電容器直接放在電路板的另一側(cè)，相對(duì)電源、接地引腳以及芯片等器件來(lái)說(shuō),。
把旁路電容器相對(duì)元器件放置在電路板另一側(cè),，不僅釋放電路板多余的位置留給更多讓板子過(guò)孔的空間。而且由于電容可以直接連接到元器件的接地引腳,，這也盡可能縮短了接地線路的長(zhǎng)度,。
對(duì)于有多個(gè)電源引腳的電子器件，每個(gè)電源引腳至少要有一個(gè)旁路電容與之相接,。盡管這個(gè)電子器件只需一到兩個(gè)電容器就可以工作,，但最好為每個(gè)電源引腳添加至少一個(gè)旁路電容，并盡可能縮短兩者之間的距離,。 當(dāng)電子器件在不同功率輸出快速切換時(shí),，這種放置旁路電容器做法可以保持整個(gè)電子裝置的運(yùn)行穩(wěn)定。
如果器件工作頻率很寬,，建議按升序原則添加多個(gè)合適的并行電容器,。
接地
設(shè)計(jì)人員應(yīng)設(shè)計(jì)出最近的接地線路或引腳線路，以盡量減小電感,，并使交流干擾信號(hào)更容易通過(guò)接地而導(dǎo)出,。 要達(dá)到此目的，有效方法是通過(guò)縮短的走線長(zhǎng)度或過(guò)孔來(lái)降低旁路電容接地一端的阻抗,。
總結(jié)
電容放置的位置盡量靠近電子器件的電源引腳,，這將減少兩者之間線路的電感效應(yīng)。當(dāng)器件的電源引腳需要多個(gè)并行電容時(shí),，請(qǐng)按照升序(電容值的大小)依次焊接電容,，最小電容最靠近器件的電源引腳
相對(duì)芯片盡可能將電容器放置其下面，即是電路板的另一側(cè),。當(dāng)線路的距離足夠短時(shí),，可以將電容的另一端直接連接到器件的接地引腳。 若不是,，要用最短的走線方式或通過(guò)通孔將其直接接地,。
結(jié)論
旁路電容的正確選型和使用是減少電子電路中不必要的干擾信號(hào)的最有效方法。 在電源和接地引腳之間連接正確型號(hào)的電容可為交流干擾電流創(chuàng)建一條低阻抗路徑導(dǎo)出接地,。 它還通過(guò)充放電功能來(lái)防止電路電壓驟降,，抑制脈沖電流的產(chǎn)生，確保電路中沒(méi)有干擾電流的產(chǎn)生,。
除了正確選擇電容器型號(hào)之外,，電容器在電路中位置對(duì)確保旁路正常工作是至關(guān)重要。最好的做法是將電容盡可能靠近器件的電源引腳,。以上就是理想的旁路電容器焊接位置,，希望能給大家?guī)椭?/p>