高速电路设计笔记----第二章

news2024/11/25 23:52:22

本章主要讲解的是电阻、电容、电感的选型。

一、电阻:关键还是限流。

        1、通常在电源滤波时除了LC外,还会串接一个R。目的是为了降低信号的Q值,防止信号失真。常用于失真电源滤波。(例如时钟电源滤波)

        2、选型的电阻的封装太小,电路的电流超过电阻能承受的功率时就会烧坏电阻。

        3、LC滤波是作为低通滤波器对高频滤波,电阻是对全频率进行滤波。导致信号上升的比较缓慢。降低Q值。

        4、①在储能电路中,不宜串接电阻,储能电路的Q值越大,说明损耗越小,滤除噪声的能力越强。        

             ②在电源或者信号回路中,Q值越大,信号就越陡峭。容易失真。串接一个电阻降低Q值,会使电路的波形更稳定。

二、电容:

        1、温度会影响电容的性能。温度太低,即使在能承受的范围内也可能失效。

        2、电容时储能元件。可以根据外部电压的变化进行充电和放电。上电瞬间电压很大,需要大一些的电容进行充电。避免因为瞬态电压过大,损耗后级电路。

        3、(高频)高速电路中,信号不断的在0和1之间切换,器件的电流方向不断的在输出和输入直接切换,会产生大量的噪声。

                此时需要一个旁路电容,在信号线上并联一个电容到地。FFR用的是100pF的三向电容。让噪声通过电容泄放到地。

                三向电容就是:馈通电容滤波器,对高频信号噪声有很好的抑制作用。

        4、实现交流耦合:HDMI信号转FPGA的的高速接口信号。HDMI为3.3V。转换为FPGA的接口信号为1.1V。通过电平转换芯片后,中间串接一个0.1uF电容进行隔离。隔离干扰噪声。

5、在LDO电源电路中,选取电容时,要注意LDO本身是否需要外部高ESR进行高频补偿,从而根据电容的ESR选型。

6、(旁路电容)电源滤波给芯片工作时,一般会串接一个电阻。

        在电阻的前端放一个大电容,在电阻后端放一个小一些的电容,(高速小信号也常这么干,FFR输入也是这样)

        前端电容是滤除输入进来的电源的干扰,后端电容是滤除芯片的反射干扰。

7、 电容在高频下成容性阻抗,从低频到谐振频率滤波效果越来越强,达到谐振频率时最强。

        大于谐振频率时,呈感性的阻抗特性慢慢减弱。

8、高速电路中,噪声等干扰,往往都是一个频段的,不可能每处都能精准找到。只能尽可能的利用不同的电容组合,构造一个宽频、低阻抗的通频带。

        ①0603的1uF + 0402的0.01uF的组合,可以构成一个更低阻抗、频带更宽的通频带。

        ②当两个0603的1UF一个并联使用时,降低了电路的阻抗,但同频带没有拓展。

        ③0603的1uF和0603的0.1uF时,1uF电容基本不起作用。

9、陶瓷电容:

        体积小、价格低、稳定性好、ESR小,使用与高频滤波,但是容量很小,在电源滤波时必须搭配钽电容或者、铝电容、或者OSCON电容。同时也受温度影响。

PS:尽量选用X7R的陶瓷电容。对应高频滤波一般选用1uF的0402的陶瓷电容比较多。

10、钽电容:

        优点:温度特性好,ESL小,高频滤波性能也好。体积小,节省PCB面积,容值较大。

        缺点:贵

        常用于高性能的CPU等耗能器件滤波。

11、铝电容:只适用于低频滤波,高频不能用。

        优点:容量大、耐压高。

        缺点:温度温度性差、精度差、高频滤波性能差,仅适用于低频滤波。

12、OSCON电容:

        优点:ESR小、温度稳定性比铝电容好、价格比铝电容低、

        缺点:体积大,基本都是插针的。

        多数用于DC/DC滤波。

去耦电容有两个作用:第一,为了保证期间稳定工作而给芯片的电源提供电流补充,因为在高速运行的器件上,会不断的产生快速变化的电荷需求。第二,为高速运行器件产生的高频噪声提供一个到地回路的路径。

PS:退耦电容和旁路电路本质没什么区别,都是为电路的干扰提供一条流回地平面的低阻抗回路。

三、电感:有压降,通直流,阻交流。阻碍电流变化,保持器件工作电流的稳定,滤波。

       1、 LDO电路一般纹波都比较小,不需要进行LC滤波。

        另外如果芯片内部有LDO电路,与外部的PCN三极管就会形成一个LDO电源,完全没有必要进行滤波。

        2、电感会使得电源有压降,大电流的电路如果利用π型滤波,会造成电压衰减。可能会衰减到芯片所需的最小电压以下。

电源模块如果是过孔的,需要大电流的话。光靠单一过孔电流是不够的,

        解决方法:① 采用花焊盘过孔代替普通过孔。增加电源的面积。

                          ② 在过孔附近每层专门铺一个区域作为电源平面

                          ③电源平面的宽度一定要够。

高速电路设计中电感的作用:

        1、通直流,阻交流。

        例如:DC-DCD的MOS管就是通过不断的开关的过程中会产生大量的交流分量,电感可以滤除这么交流分量干扰。

        2、阻碍电流的变化,保持器件工作电流的稳定。

        电感是由外表绝缘的导线以及电磁的线圈绕制而成。当线圈中通了电流,线圈就会产生磁场,电流变化时,线圈就会感应出电动势,从而产生与电路电流相反的方向的感应电流,阻碍电路电流的变化。

        3、滤波:

        电平状态高速变换的信号,往往产生大量的高频谐波,需要进行LC滤波。

电感选型:

        1、电感值;

        2、直流电阻:  电感值越,直流电阻越

        3、自谐振频率:电感值越,自谐振频率越

        4、额定电流:电感值越,额定电流越

电感主要分为三种类型:

1、高频信号使用的电感:值很小,0.6~3.9nH.额定电流最大几百mA,谐振频率1G以上

2、一般信号用的电感:0.01~1000uH直流电阻很大。额定电流最大几十mA。谐振频率几十M到几百M。

3、电源滤波用的电感:电阻几mΩ到几Ω,1-470uF。最大可以有几A电流。 谐振频率几十M,是高速电路电源滤波最常用的电感。

        (1)电感在到达谐振频率前,电感的感值非常稳定。
        (2)电感超过谐振频率后,先是增大。随着频率越来越高,又急速变小。

PS:低于谐振频率时,电感呈感性,阻抗越来越大,到达谐振频率时最大,超过谐振频率,电感呈容性,阻抗随着频率增大而减小
  
 在实际应用中:我们选择电感时。自谐振频率一定要比工作频率大。

注意事项:

        ①电感一定要在自谐振频率以下工作。

        ②电感在电源滤波时,需要考虑直流电阻带来的压降。 

        ③工作电流小于额定电流,超过额定电流不一定会坏,但是感值一定会改变。影响性能。

总结:

           1、高速信号用电感的选型,应该重点关注的是Q频率特性曲线,为电源滤波的电感,应重点考察其直流电阻和额定电流等参数。

           2、LC滤波时,需要注意防止噪声频率点重合,以免共振。

电感是通低频,电容通高频,

因为频率越来越高,电感的磁通量就越小,信号就更难通过。

电感通低频阻高频,通直流阻交流;电容通高频阻低阻,通交流隔直流。

四、磁珠:

    

1、电容:因为电容通高频阻低频,在高频时,想当于构建一条低阻抗通道到地面。(需要电源完整性测试才能确定电容的值)

2、电感+电容:组成LC滤波,想当与是低通滤波器。低于多少HZ的频率无损耗通过,滤除高于频率f的信号。

3、磁珠:在高频时,吸收电压和信号的噪声等干扰, 把电能(干扰噪声)转换为热能。

磁珠选型:

        ①Z是由R和X组成,低频时,X起主导作用。高频时R起主导作用。X是反射噪声,R是吸收噪声。

        ②应该选择R与X的交叉点,频率低的磁珠。因为这样磁珠呈电阻性的频带就越宽,对低频噪声的吸收能力越强,反之电感性越强,吸收噪声的能力就越弱。

        ③磁珠选型时应该选择 R与X交叉点的频率 小于 工作频率工作频率  小于 谐振频率。

        ④ 磁珠选型应该考虑: 额定电流,直流电阻、谐振频率。

注意:

        ① 磁珠的转换点频率越低,就是R与X交叉点。线路震荡和波形失真越小,反之则越大。

        ②磁珠的工作电流不能大于额定电流,需要考虑磁珠本身的直流阻抗会给电流带来压降。

        ③工作频率比谐振频率还高时,磁珠呈容性。

        ④磁珠的转换点频率和谐振频率,在意义上有所不同。

磁珠与电感的总结:

       1) 电:电能转换为磁能,然后通过两个方式干扰电路:①电能,表现为噪声。②是向外部辐射,表现为EMI干扰。

        2)电感在50MHZ一下的滤波特性比较好。磁珠在高频时利用电能转换为热能,充分吸收高频噪声。并且还抗辐射。常用于接口电路的滤波和单板上的电源滤波。

        3)电感和电容都是储能器件,配合起来可能产生自激,磁珠是耗能器件。不会和电容引起自激。

        4)电感能承受的电流比较大,用于DCDC。磁珠相对比较小。用于芯片级的电源滤波。

        5)电感的DCR比较大,磁珠的直流电阻比较小。

共同点:

        额定电流:电感超过额定电感值会减小,但是不一定会损坏,磁珠超过了一定会损坏。

        直流电阻:电感和磁珠本身有DCR,会使电路产生一定的压降。

        频率特性曲线:datasheet中都有图。需仔细参考这个曲线。

        

        

                

        

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.coloradmin.cn/o/1009377.html

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈,一经查实,立即删除!

相关文章

眺望数据应用新态势|第八届腾讯云Techo TVP开发者峰会圆满落幕

引言 在数据驱动的时代,如何有效地利用大数据已经成为了各个行业的重要课题。而随着云计算、人工智能等新兴技术的蓬勃发展,数据技术也随之不断生长并呈现出新的趋势与特点,企业该如何把握数据技术的新脉络,从而洞察数据背后的价…

【动态规划刷题 14】最长递增子序列 摆动序列

673. 最长递增子序列的个数 链接: 673. 最长递增子序列的个数 给定一个未排序的整数数组 nums , 返回最长递增子序列的个数 。 注意 这个数列必须是 严格 递增的。 示例 1: 输入: [1,3,5,4,7] 输出: 2 解释: 有两个最长递增子序列,分别是 [1, 3, 4,…

【校招VIP】产品工作难点之如何平衡团队协作

考点介绍: 对于简历上有实习经验的同学,团队配合和项目推进是一个非常常见的提问点。产品经理经常会面临项目延期,无法上线的情况。基于此,产品经理应该做些什么来保障项目按时上线呢? 产品工作难点之如何平衡团队协作-相关题目…

Linux下创建普通用户遇到的问题及解决办法

在Linux下只有root一个超级用户,但是可以创建多个普通用户的,具体的创建方法如下。 先切换到root用户,使用下面的命令创建用户名为user1(本文均以此用户名为例,注意后续键入指令时不要弄错了)的普通用户。 su root useradd user1 …

interview4-集合篇

一、算法复杂度分析 为什么要进行复杂度分析?因为可以指导你编写出性能更优的代码和评判别人写的代码的好坏。 (1)时间复杂度分析 时间复杂度是用来评估代码的执行耗时的。 1.假如每行代码的执行耗时一样:1ms 2.分析这段代码总…

跟随算网超人,深度解析算力网络!

随着数字时代全面开启 算力网络已成为当下热点议题 作为信息社会两大基石 算力、网络为何如此重要? 又将如何影响社会发展脉动? 为帮助大家深入了解算力网络 我们特别推出“算网超人”系列科普 下面,请跟随算网超人的步伐 来到该系列的…

uni-app H5使用 tabbars切换,echartst图表变小 宽度只有100px问题解决

问题: 跳转到别tabbars页面之后,再回来,echarts图显示缩小小团子。 原因分析: 在tabs切换中有echarts的话,我们会发现初始化的那个echarts是有宽度的,当点击tabs切换之后,切换过来的echarts只…

Python+requests编写的自动化测试项目

框架产生目的:公司走的是敏捷开发模式,编写这种框架是为了能够满足当前这种发展模式,用于前后端联调之前(后端开发完接口,前端还没有将业务处理完毕的时候)以及日后回归阶段,方便为自己腾出学(m…

Biome-BGC生态系统模型与Python融合技术:揭秘未来生态预测新趋势

Biome-BGC是利用站点描述数据、气象数据和植被生理生态参数,模拟日尺度碳、水和氮通量的有效模型,其研究的空间尺度可以从点尺度扩展到陆地生态系统。 在Biome-BGC模型中,对于碳的生物量积累,采用光合酶促反应机理模型计算出每天…

手机提词器有哪些?简单介绍这一款

手机提词器有哪些?手机提词器在现代社会中越来越受欢迎,原因是它可以帮助人们提高演讲和朗读的效果。使用手机提词器可以让人们更加自信地面对演讲和朗读,不至于出现口误或读错字的情况。此外,手机提词器还可以帮助人们节省时间和…

了解稀疏数组

稀疏数组(一种数据结构) package com.mypackage.array;public class Demo08 {public static void main(String[] args) {//1.创建一个二维数组 11*11// 0:没有棋子 1:黑棋 2:白棋int[][] array1 new int[11][11];…

OpenCV(四十一):图像分割-分水岭法

1.分水岭方法介绍 OpenCV 提供了分水岭算法(Watershed Algorithm)的实现, 使用分水岭算法对图像进行分割,将图像的不同区域分割成互不干扰的区域。分水岭算法模拟了水在图像中的扩散和聚集过程,将标记的边界被看作是阻…

Android Shadow 插件化原理演示

工程目录图 请点击下面工程名称,跳转到代码的仓库页面,将工程 下载下来 Demo Code 里有详细的注释 代码:LearnShadow

【Linux指令】Centos7 touch修改Access/Modify/Change 时间与恢复系统时间

文章目录 前言正文1. 查看文件状态2.只更新Access Time2.只更新Modify Time3. 修改Acess Time 与Modify Time为指定时间4. 修改Change时间5. 恢复系统时间 总结 前言 本篇主要讲解touch与时间相关的操作,关于touch创建文件,就不再赘述。 正文 1. 查看…

IP地址定位基础数据采集

在互联网时代,IP地址定位技术已经成为了广泛应用的一项重要技术。无论是用于网络安全、广告投放、市场调研还是用户体验优化,IP地址定位技术都发挥着关键作用。 什么是IP地址定位? IP地址定位是一种技术,它通过IP地址来确定设备…

行云管家全面适配信创国产化平台 助力政企信创环境下数字化转型与安全运维

近日,作为云计算管理及信息安全领域优秀的产品服务提供商,深圳市行云绽放科技有限公司宣布旗下行云管家系列产品已全面适配信创国产化平台,包括CPU、服务器、数据库、浏览器等,为政企客户提供符合信创环境要求的云计算管理与信息安…

排序算法-堆排序

思路 堆排序(Heapsort)是指利用堆积树(堆)这种数据结构所设计的一种排序算法,它是选择排序的一种。它是通过堆 来进行选择数据。需要注意的是排升序要建大堆,排降序建小堆。 我们先将要排序的数据建成堆,然后通…

【数据分享】上海市道路中心线数据(无需转发\单线\shp格式)

道路数据是我们在各项研究中经常使用的数据,我们一般获取到的数据都是多线道路(也就是一条道路上有多条线来表示),这种多线道路并不适用于交通网络分析等操作中,很多时候我们需要单线道路数据,也就是道路中…

基于协同过滤算法的旅游推荐系统

博主主页:猫头鹰源码 博主简介:Java领域优质创作者、CSDN博客专家、公司架构师、全网粉丝5万、专注Java技术领域和毕业设计项目实战 主要内容:毕业设计(Javaweb项目|小程序等)、简历模板、学习资料、面试题库、技术咨询 文末联系获取 项目介绍…

接口自动化测试中解决接口间数据依赖

在实际的测试工作中,在做接口自动化测试时往往会遇到接口间数据依赖问题,即API_03的请求参数来源于API_02的响应数据,API_02的请求参数又来源于API_01的响应数据。 因此通过自动化方式测试API_03接口时,需要预先请求API_02接口&a…