例解电路去耦技术，看了保证不后悔

大多数去耦应用不建议使用"通用"铝电解电容。不过，铝电解电容的一个子集是"开关型"，设计并规定用于在最高达数百kHz的频率下处理高脉冲电流，且仅具有低损耗。此类电容在高频滤波应用中可直接媲美固态钽电容，且具有更广泛的可用值。

固态钽电解电容一般限于50 V或更低的电压，电容为500 F或更低。对于给定尺寸，钽电容比铝开关电解电容呈现出更高的电容体积比，且具有更高的频率范围和更低的ESR。一般也比铝电解电容更昂贵，对于浪涌和纹波电流，必须谨慎处理应用。

最近，使用有机或聚合物电解质的高性能铝电解电容也已问世。这些电容系列拥有略低于其他电解类型的ESR和更高的频率范围，另外低温ESR下降也最小。此类器件使用铝聚合物、特殊聚合物、Poscap和Os-Con等标签。

陶瓷或多层陶瓷(MLCC)具有尺寸紧凑和低损耗特性，通常是数MHz以上的首选电容材料。不过，陶瓷电介质特性相差很大。对于电源去耦应用，一些类型优于其他类型。在X7R的高K电介质公式中，陶瓷电介质电容的值最高可达数F。在高达200 V的额定电压下推荐Z5U和Y5V。X7R型在直流偏置电压下的电容变化小于Z5U和Y5V型，因此是较佳选择。

NP0(也称为COG)型使用更低的介电常数公式，通常具有零TC和低电压系数(不同于较不稳定的高K型)。NP0型的可用值限于0.1 F或更低，0.01 F是更实用的上限值。

多层陶瓷(MLCC)表面贴装电容的极低电感设计可提供近乎最佳的RF旁路，因此越来越频繁地用于10 MHz或更高频率下的旁路和滤波。更小的陶瓷芯片电容工作频率范围可达1 GHz。对于高频应用中的这些及其他电容，可通过选择自谐振频率高于最高目标频率的电容，确保有效值。

薄膜型电容一般使用绕线，增加了电感，因此不适合电源去耦应用。此类型更常用于音频应用，此时需要极低电容和电压系数。

局部高频去耦建议

图6显示了高频去耦电容必须尽可能靠近芯片的情况。否则，连接走线的电感将对去耦的有效性产生不利影响。

左图中，电源引脚和接地连接尽可能短，所以是最有效的配置。然而右图中，PCB走线内的额外电感和电阻将造成去耦方案的有效性降低，且增加封闭环路可能造成干扰问题。

由LC去耦网络构成的谐振电路

许多去耦应用中，电感或铁氧体磁珠与去耦电容串联，如图7所示。电感L与去耦电容C串联后构成谐振或"调谐"电路，主要特性是显示谐振频率下的显著阻抗变化。谐振频率计算公式如下：

去耦网络的总体阻抗在谐振频率下可表现出峰化现象。峰化程度取决于调谐电路的相对Q(品质因子)值。谐振电路的Q衡量其对电阻的电抗。计算公式如下：

正常走线电感和0.01 F至0.1 F的典型去耦电容将在高于数MHz的频率下产生谐振。例如，0.1 F和1 nH将在16 MHz下产生谐振。

不过，由100 F电容和1 F电感组成的去耦网络在16 kHz下产生谐振。如果不予检查，一旦此频率出现在电源线路上，可带来谐振问题。该效应可通过降低电路Q降至最低。在电源线路内靠近IC的地方插入小电阻(~10 )便可轻松完成，如右例所示。电阻应尽可能压低，最大程度地减小电阻两端的IR压降。也可用小铁氧体磁珠替代电阻，它在谐振频率下主要表现为阻性。

使用铁氧体磁珠代替电感可以减少谐振问题，因为铁氧体磁珠在100 kHz以上表现为阻性，所以会降低电路的有效Q值。典型铁氧体磁珠阻抗如图8所示。

简单LRC去耦网络的响应可以使用基于SPICE的程序轻松仿真，例如NaTIonal Instruments MulTIsim™，ADI公司版。典型电路模型如图9所示，仿真响应如图10所示。

不良去耦技术对性能的影响

本节考察不良去耦技术对两种基础元件：运算放大器和ADC的影响。

图11显示1.5 GHz高速电流反馈运算放大器AD8000的脉冲响应。两种示波器图表均使用评估板获得。左侧走线显示正确去耦的响应，右侧走线显示同一电路板上去除去耦电容后的相同响应。两种情况中，输出负载均为100 。

图12显示AD8000的PSRR，它与频率成函数关系。请注意，较高频率下PSRR下降至相对较低值。这意味着电源线路上的信号很容易传播至输出电路。图13显示用于测量AD8000 PSRR的电路。

现在考察正确及错误去耦对14位、105/125MSPS高性能数据转换器ADC AD9445的影响。虽然转换器通常无PSRR规格，但正确去耦仍非常重要。图14显示正确设计电路的FFT输出。这种情况下，对AD9445使用评估板。注意频谱较为干净。

AD9445的引脚排列如图15所示。请注意，电源和接地引脚有多个。这是为了降低电源阻抗(并联引脚)。

模拟电源引脚有33个