硬件系统工程师宝典(42)-----耦合电容如何布局?

news2025/1/22 21:03:54

各位同学大家好,欢迎继续做客电子工程学习圈,今天我们继续来讲这本书,硬件系统工程师宝典。

上篇我们说到了对时序有要求的系统中如何正确使用蛇形走线,可以增加信号的延时,符合系统的时序要求。今天来说说电容去耦的一些布局技巧​。

PCB设计与电源完整性

在PCB设计时,我们需要考虑电源完整性,作者说主要从电容的去耦特性和电源/地平面的去耦入手。电容的去耦要考虑去耦半径的问题,就是说小封装小电容,比如陶瓷电容要尽量靠近去耦的电源引脚放置,即去耦半径小。反之,大封装大电容,比如钽电容布局时,由于去耦半径大,可以对较大区域的电源进行有效去耦。同时,无论大小去耦电容,在PCB布局时,要均匀布置在IC的周边,使噪声流向地平面的阻抗低,保证有效的去耦。

SOP或QFP器件的去耦

高频去耦电容针对密间距的SOP或QFP器件进行去耦,如下图所示:

高密度去耦电容布局

该布局方式布局的空间少,最常用,但板厚会对电流的回流路径有影响当高频去耦电容的布局空间较大,器件密度不高时,可以采用如下图所示布局。

器件密度不大时的电容布局

该布局方式可以使器件和电容在同一面,电流的回流路径短,电流先经过电容再到芯片,电容的去耦效果好。作者举例了两种不可取的布局方式,我们在布局时需要避免。

不可取的电容布局

这两种布局方式都增加了电源和地之间的路径长度,增加了回路电感,是不可取的。

BGA类封装IC的去耦

BGA类器件布局滤波电容时,一般都直接将滤波电容布置在BGA贴片的另一面。

1.当引脚间距较大时,去耦电容布局在BGA相邻焊盘的对称中心,如下图所示:

去耦电容布置在焊盘中间

2.当空间不足时,不能保证每个关键电源网络的引脚都有一个去耦电容,可让两个电源引脚共用一个去耦电容,如下图所示:

电源引脚共用滤波电容

3.在进行去耦电容布线时,电源和地引脚不能都最短时,一般优先保证地引脚路径最短,如下图所示:

地引脚优先路径最短布线

钽电容的去耦布局

1.钽电容作为储能电容,要均匀布置在IC的四周

2.进行钽电容布线时,由于钽电容焊盘较大,一般会采用多个过孔分别与电源网络和地网络相连。

3.钽电容的焊盘扇出方式如下图所示,采用多个过孔连接,增大电流的通过面积,保证钽电容作为储能电容的正常工作。若空间允许,应尽可能采用铺铜的方式连接钽电容的焊盘和过孔。

一般钽电容焊盘扇出处理


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