一,去耦電路簡(jiǎn)介
供電電源與MCU之間的連接使用了各類(lèi)電容以及磁珠電感等濾波器件,形成的去耦電路,有三點(diǎn)主要功能,一是抑制MCU內(nèi)部產(chǎn)生的EMI輻射或者疏導(dǎo)外部干擾噪聲進(jìn)入MCU;二是提供MCU操作和維持電壓的瞬態(tài)電流;三是作為信號(hào)回流的通道提高信號(hào)完整性。 當(dāng)MCU系統(tǒng)級(jí)板上的去耦電路不起作用時(shí)會(huì)出現(xiàn)一下問(wèn)題: 1,干擾噪聲從外部導(dǎo)入,MCU收到其他的IC的噪聲干擾,操作故障;2,存在噪聲泄露,MCU中的EMI輻射超標(biāo);3,電源電壓波動(dòng)干擾MCU操作,降低信號(hào)完整性,信號(hào)線上的噪聲疊加;4,信號(hào)線上回流路徑較長(zhǎng),信號(hào)完整性降低。
二,電源噪聲的產(chǎn)生原理
數(shù)字IC如MCU大多數(shù)使用電路CMOS工藝,通過(guò)切換至電源VDD或者接地GND可以將信號(hào)設(shè)置為高“1”或低“0”。如圖,CMOS反相器電路簡(jiǎn)化模型 ,以單個(gè)CMOS的反相器為例,當(dāng)Vin切換低“0”,上管PMOS導(dǎo)通,柵電容充電,Vout輸出高“1”;當(dāng)Vin切換高“1”,下管NMOS導(dǎo)通,柵電容放電,Vout輸出低“0”。
當(dāng)時(shí)CMOS反相器高低切換電平時(shí),寄生電流會(huì)流經(jīng)電源VDD和接地GND,如圖,CMOS 反相器寄生電流,MCU內(nèi)部的CMOS反相器較多時(shí),寄生電流跳動(dòng)的非常激烈,很多頻率器件如電感,會(huì)向外輻射能量造成噪聲故障,或者引起外部電源的波動(dòng)影響其他的IC。
通常為了控制流經(jīng)MCU電源處的電流,需要在MCU的電源引腳和 GND引腳之間安裝去耦電容,為了形成有效去耦電路,需要主要一下加點(diǎn):1,使用較小的ESR電容,形容可以在高頻范圍內(nèi)運(yùn)行的旁路; 2,嚴(yán)格限制寄生電流流過(guò)的范圍,將電容安裝在MCU附近;3,保持layout的寄生電感較小,尤其IC和電容之間
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