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PCB設計時電容擺放經(jīng)驗分享

發(fā)布時間 :2016-06-14 09:41 閱讀 : 來源 :技術文章責任編輯 :深圳宏力捷PCB設計部
對于PCB設計時電容的擺放安裝,首先要提到的就是安裝距離。容值最小的電容,有最高的諧振頻率,去耦半徑最小,因此放在最靠近芯片的位置。容值稍大些的可以距離稍遠,最外層放置容值最大的。但是,所有對該芯片去耦的電容都盡量靠近芯片。
 
下面的圖1就是一個擺放位置的例子。本例中的電容等級大致遵循10倍等級關系。
電容擺放位置示例
圖1 電容擺放位置示例
 
還有一點要注意,在放置時,最好均勻分布在芯片的四周,對每一個容值等級都要這樣。通常芯片在設計的時候就考慮到了電源和地引腳的排列位置,一般都是均勻分布在芯片的四個邊上的。因此,電壓擾動在芯片的四周都存在,去耦也必須對整個芯片所在區(qū)域均勻去耦。如果把上圖中的680pF電容都放在芯片的上部,由于存在去耦半徑問題,那么就不能對芯片下部的電壓擾動很好的去耦。
 
電容的安裝
在安裝電容時,要從焊盤拉出一小段引出線,然后通過過孔和電源平面連接,接地端也是同樣。這樣流經(jīng)電容的電流回路為:電源平面->過孔->引出線->焊盤->電容->焊盤->引出線->過孔->地平面,圖2直觀的顯示了電流的回流路徑。
流經(jīng)電容的電流回路
圖2 流經(jīng)電容的電流回路
 
放置過孔的基本原則就是讓這一環(huán)路面積最小,進而使總的寄生電感最小。圖3顯示了幾種過孔放置方法。
流經(jīng)電容的電流回路
3高頻電容過孔放置方法
 
第一種方法從焊盤引出很長的引出線然后連接過孔,這會引入很大的寄生電感,一定要避免這樣做,這時最糟糕的安裝方式。
第二種方法在焊盤的兩個端點緊鄰焊盤打孔,比第一種方法路面積小得多,寄生電感也較小,可以接受。
第三種在焊盤側(cè)面打孔,進一步減小了回路面積,寄生電感比第二種更小,是比較好的方法。
第四種在焊盤兩側(cè)都打孔,和第三種方法相比,相當于電容每一端都是通過過孔的并聯(lián)接入電源平面和地平面,比第三種寄生電感更小,只要空間允許,盡量用這種方法。
最后一種方法在焊盤上直接打孔,寄生電感最小,但是焊接是可能會出現(xiàn)問題,是否使用要看加工能力和方式。
 
推薦使用第三種和第四種方法。
需要強調(diào)一點:有些PCB設計工程師為了節(jié)省空間,有時讓多個電容使用公共過孔。任何情況下都不要這樣做。最好想辦法優(yōu)化電容組合的設計,減少電容數(shù)量。
由于印制線越寬,電感越小,從焊盤到過孔的引出線盡量加寬,如果可能,盡量和焊盤寬度相同。這樣即使是0402封裝的電容,你也可以使用20mil寬的引出線。引出線和過孔安裝如圖4所示,注意圖中的各種尺寸。
推薦的高頻電容過孔放置方法
圖4推薦的高頻電容過孔放置方法
 
對于大尺寸的電容,比如板級濾波所用的鉭電容,推薦用圖5中的安裝方法。
低頻大電容過孔放置
圖5低頻大電容過孔放置


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