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PCB模块化布局中的电容设计

<p>电容在高速PCB 设计中扮演着重要的作用,通常也是PCB 板上用得最多的器件。电容在不同的应用场合下,扮演着不同的作用,在PCB 板中,通常分为滤波电容、去耦电容、储能电容等。</p>

<p><strong>滤波电容</strong></p>

<p>简单理解就是用在滤波电路中,保证输入、输出的电源稳定,我们通常把电源模块输入、输出回路的电容成为滤波电容。在电源模块中,滤波电容摆放的原则是“先大后小”:如下图,滤波电容按箭头方向:先大后小摆放;</p>
<img alt="滤波电容按箭头方向:先大后小摆放" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5bf840df-679f-4d31-a612-0cf8a4672fb0" src="/sites/default/files/inline-images/01_16.png" />
<p>电源设计时,要注意线宽、铜皮要足够宽、VIA 个数要足够,保证过流能力。宽度和VIA个数结合电流大小来评估。</p>

<p><strong>去耦电容</strong></p>

<p>高速IC 的电源管脚,需要足够多的去耦电容,最好能保证每个管脚有一个。实际的设计中,如果没有空间摆放,可以酌情删减。</p>

<p>IC 电源管脚的去耦电容的容值通常都会比较小,如0.1uF、0.01uF 等。对应的封装也都比较小,如0402 封装、0603 封装等;在去耦电容摆放时,扇孔、扇线应该注意:</p>

<p>1. 尽可能靠近电源管脚放置,否则可能起不到去耦的作用;理论上讲,电容有一定的去耦半径范围,毕竟我们用的电容、器件不是理想的,所以还是严格执行就近原则;</p>

<p>2. 去耦电容到电源管脚引线尽量短(第1 条也是这个目的),而且引线要加粗,通常线宽为8~15mil;加粗目的在于减小引线电感,保证电源性能;</p>

<p>3. 去耦电容的电源、地管脚,从焊盘引出线后,就近打孔,连接接到电源、地平面上。这个引线同样要加粗,过孔尽量用打孔,比如能用孔径10mil 的孔,就不用8mil 孔;</p>

<p>4. 保证去耦环路尽量小;</p>

<p>常见的摆放实例如下图:</p>
<img alt="常见的摆放实例" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="95bf03b5-6f87-4bcc-a895-a68f44d75b91" src="/sites/default/files/inline-images/02_17.png" />
<p>去耦电容和IC 在同一面 去耦电容和IC 不在同一层面</p>
<img alt="去耦电容和IC 不在同一层面" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="98f7f247-2f40-4900-9238-f97463bac97b" src="/sites/default/files/inline-images/03_14.png" />
<p>去耦电容和IC 不在同一层面</p>

<p>上图示例为SOP 封装的IC 去耦电容的摆放方式,QFP 等封装的也类似;</p>

<p>常见的BGA 封装,其去耦电容通常放在BGA 下面,即背面。由于BGA 封装管脚密度大,一般放的不是很多,力争多摆放一些;</p>
<img alt="摆放去耦电容" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="5430b388-b002-43a1-8c39-91aa0c9af7cd" src="/sites/default/files/inline-images/04_11.png" />
<p>如上图示例,有时为了摆放去耦电容,可能需要移动BGA 的fanout,或者两个电源、地管脚共用一个VIA;</p>

<p><strong>储能电容</strong></p>

<p>它的作用就是保证IC 在用电时,能在最短的时间提供电能。储能电容的容值一般都比较大,对应的封装也比较大。在PCB 中,可以离器件远一些,但是也不能远得太离谱,毕竟他是储能的,可是指望着它能在第一时间送电。</p>
<img alt="储能电容,电源和地多加两个VIA" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="3f4a73d9-6194-4987-92a3-bc6c75320285" src="/sites/default/files/inline-images/05_8.png" />
<p>储能电容,电源和地多加两个VIA</p>

<p>常见的电容扇孔方式:</p>
<img alt="常见的电容扇孔方式" data-align="center" data-entity-type="file" data-entity-uuid="6c5cc96e-25c6-4b12-8fba-347994361356" height="380" src="/sites/default/files/inline-images/06_7.png" width="618" />
<p>敷铜打孔 引线打孔 引线打孔</p>

<p>电容扇孔、线原则:引线尽量短,引线要加粗,这样有较小的寄生电感;</p>

<p>对于储能电容,或者过流比较大的器件,打孔时,尽量多打几个孔;</p>

<p>当然,电气性能最好的扇孔是打盘中孔,为了回避工艺和成本因素,只好退而求其“次”。</p>

<p>所以在“次等方案”中,要做到尽可能的好。<br />
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<p>文章来源:网络转载</p>