一,去耦電路簡介
供電電源與MCU之間的連接使用了各類電容以及磁珠電感等濾波器件,形成的去耦電路,有三點主要功能,一是抑制MCU內部產生的EMI輻射或者疏導外部干擾噪聲進入MCU;二是提供MCU操作和維持電壓的瞬態電流;三是作為信號回流的通道提高信號完整性。 當MCU系統級板上的去耦電路不起作用時會出現一下問題: 1,干擾噪聲從外部導入,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;3,電源電壓波動干擾MCU操作,降低信號完整性,信號線上的噪聲疊加;4,信號線上回流路徑較長,信號完整性降低。
二,電源噪聲的產生原理
數字IC如MCU大多數使用電路CMOS工藝,通過切換至電源VDD或者接地GND可以將信號設置為高“1”或低“0”。如圖,CMOS反相器電路簡化模型 ,以單個CMOS的反相器為例,當Vin切換低“0”,上管PMOS導通,柵電容充電,Vout輸出高“1”;當Vin切換高“1”,下管NMOS導通,柵電容放電,Vout輸出低“0”。
當時CMOS反相器高低切換電平時,寄生電流會流經電源VDD和接地GND,如圖,CMOS 反相器寄生電流,MCU內部的CMOS反相器較多時,寄生電流跳動的非常激烈,很多頻率器件如電感,會向外輻射能量造成噪聲故障,或者引起外部電源的波動影響其他的IC。
通常為了控制流經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:1,使用較小的ESR電容,形容可以在高頻范圍內運行的旁路; 2,嚴格限制寄生電流流過的范圍,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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