解决辐射问题：退耦电容的原理及应用？|深圳比创达EMC（下）

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解决辐射问题：退耦电容的原理及应用？相信不少人是有疑问的，今天深圳市比创达电子科技有限公司就跟大家解答一下！

在比创达每年3000+的整改案例中，便携式消费电子类产品如蓝牙音箱产品、录音笔类产品，多次出现时钟类窄带辐射与PCB布线中的电源走线强相关，甚至出现传导发射测试中因时钟干扰导致测试不过的情况；这类问题就涉及到了电源去耦的问题，结合实际整改经验和理论分析，比创达工程师总结了去耦电容的相关原理及应用注意事项，现分享如下：

解决辐射问题：退耦电容的原理及应用？（下）接下来就跟着深圳比创达EMC小编一起来看下吧！

一、退耦及退耦电容

(1) 退耦

退耦，Decouple，也即去耦；一般是指电源与负载之间的相互作用，负载端如芯片的Vcc需要从主电源取电；同时芯片作为有源负载，其高频噪声也易通过Vcc走线传到前端的电源，再传到其他模块。所以：

▲退耦网络，尤其是芯片Vcc管脚的退耦电容，有一个很大的作用是将负载端的噪声滤除，以免传到前端；

▲另外，当有源负载有高频开关时，会对Vcc上的电流产生高频续断或大小变化，若无去耦措施的存在，会造成这个电流的瞬变不能满足芯片/有源负载的需求。

图1 用水系统中的“去耦“

关于退耦网络，一个较形象的类比是居民用水问题。如图1，水库是总的水源（总电源），居民用户、工厂等是最终的用水端（负载端）：

▲若所有的用户都是直接从水库/水厂取水，在用水高峰期时有限的主管道水流就会捉襟见肘，部分用户可能没法取到水、或者取的水流/水压小，不足以使用；而蓄水池、水塔的存在就可以缓解用水高峰期时的供水压力，类似电路中的去耦网络对瞬变电流的就近、临时补充；

▲同时，用户使用过的生活污水、工业废水等需要经过污水处理装置进行处理后排放或再利用，类似电路中去耦网络的滤除干扰的作用。

(2) 退耦电容

图2 去耦电容应用示意图

C1为电源的输出滤波电容，L1为走线的等效电感 ，C2、C3分别为模块A和B的去耦电容

▲当模块A在某一瞬间需要一个很大的电流时，若无C2、C3，就需要直接从主电源抽电流，但因L1的存在，电流可能没那么快到（电感中的电流没法突变），到了也没那么大，就会造成A处的电压降低，进而使B处的电压也降低，从而影响了B模块的信号，这就是“共路耦合干扰“。

▲当加上了C2和C3后，模块A再需要瞬时大电流时，电容C2就可以为A暂时提供电流，即C2被当作了储能电容；另外，因为电容两端的电压不能突变，也会抑制、延缓A模块的电压变化，C3就可以在A模块发生突变时起到稳定B模块电压的作用；

▲同时，模块A、B工作时因高频开关等动作产生的高频扰动噪声也可以通过C2、C3滤波电容旁路到地

另外，当我们主电源和负载距离较远、或者因电源平面不好布线，而采用长走线替代电源平面时，要在长走线每隔一定距离加上相应的去耦电容（电容的布局密度一般是要求每隔1000mil左右对地加电容），这时电容主要起的是储能电容的作用。

(3) 电容的去耦半径

当芯片的电流需求发生突变时，会在电源平面的一个很小的局部区域产生电压扰动，这一扰动被去耦电容感知后才能得到补偿。但信号在介质中传播至电容需要时间，电容给的补偿反馈回芯片端也需要时间，这样就会存在延迟，造成噪声源和补偿电流之间存在相位差，若相位差太大就失去了去耦作用。因此，去耦电容要离噪声源越近越好（芯片的去耦电容一般都是靠近Vcc管脚放置，电容的 Fanout长度要求不大于50mil）；

例如，一颗1nF陶瓷电容，假设相应的引线寄生电感为1.6nH，则谐振频率为126MHz，周期为7.9ns，假设信号在PCB上的传播速度为6inch/ns，则谐振信号对应的波长λ为47.4inch（1.2m），而一般要求电容的去耦半径为λ/50（2.4cm），即此去耦电容对它周围2.4cm范围内的电源噪声有效去耦。

二、小结

（1）针对高频窄带辐射干扰，可采用合适的LRC滤波器在源头处进行滤波处理。

（2）去耦电容的原理是利用其储能特性和滤波特性，在负载电源端增加一个局部“蓄水池“及滤波网络。

（3） 因电容的谐振特性，其布局要求是就近放置，焊盘引线不能过长。

（4）对于长电源走线，也要每隔一定距离添加去耦电容。

综上所述，相信通过本文的描述，各位对解决辐射问题：退耦电容的原理及应用都有一定了解了吧，有疑问和有不懂的想了解可以随时咨询深圳比创达这边。今天就先说到这，下次给各位讲解些别的内容，咱们下回见啦！也可以关注我司公众平台账号：深圳比创达EMC！

以上就是深圳市比创达电子科技有限公司小编给您们介绍的解决辐射问题：退耦电容的原理及应用的内容，希望大家看后有所帮助！

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审核编辑 黄宇