PCB 布局时如何摆放及安装去耦电容
在PCB设计中，去耦电容的正确摆放和安装对于电路的稳定运行至关重要。合理的布局可以有效地减少电源噪声，提高电路的抗干扰能力。以下是关于PCB布局时去耦电容摆放和安装的详细指导。 靠近芯片摆放
2024/11/13
在PCB设计中，去耦电容的正确摆放和安装对于电路的稳定运行至关重要。合理的布局可以有效地减少电源噪声，提高电路的抗干扰能力。以下是关于PCB布局时去耦电容摆放和安装的详细指导。
靠近芯片摆放
原则
去耦电容应尽可能靠近其所服务的芯片的电源引脚。这是因为芯片在工作过程中，电源引脚的电流需求会在瞬间发生变化。当芯片内部电路状态改变时，如逻辑门的开关动作，会导致电流的快速波动。如果去耦电容距离芯片电源引脚较远，在电流波动时，电源线上的电感会阻碍电容对芯片的及时供电，从而可能导致芯片供电电压的瞬间跌落或尖峰，影响芯片的正常工作。
距离要求
理想情况下，去耦电容的引脚与芯片电源引脚之间的连线长度应控制在最短，最好在10mm以内。对于高速、高性能的芯片，如微处理器、FPGA等，这个距离要求更为严格，应尽量控制在5mm以内，以减小线路电感对去耦效果的影响。
分散布局
原理
在PCB上，如果多个芯片共用一个去耦电容或者去耦电容集中放置，当某个芯片产生电流波动时，由于电源线的分布电感，其他芯片可能会受到干扰。而且集中放置的去耦电容对于距离较远芯片的去耦效果会大打折扣。因此，需要采用分散布局的方式。
实施方法
对于每个芯片或每组功能相关且对电源噪声敏感的芯片簇，都应该配备各自独立的去耦电容。例如，在一个具有多个功能模块的PCB上，每个模块中的主要芯片都应该有自己的去耦电容，并且这些电容要放置在靠近相应芯片的位置，而不是在PCB的某个角落集中放置所有的去耦电容。这样可以确保每个芯片在需要时都能得到及时、有效的去耦作用，减少芯片之间因电源噪声传播而产生的相互干扰。
考虑电源层和地层
与电源层和地层的连接
去耦电容的一端连接电源引脚，另一端连接地层。在多层PCB设计中，要确保去耦电容与电源层和地层的连接路径短且直接。这可以通过过孔来实现。过孔的位置要尽可能靠近电容引脚，并且要注意过孔的数量和大小，以保证良好的电气连接性能。对于高频电路，要使用多个小过孔代替单个大过孔，以减小电感。
电源层和地层的分割
如果PCB上有不同的电源域，需要对电源层和地层进行适当的分割。在这种情况下，去耦电容的布局要根据电源域来划分。每个电源域内的芯片和其对应的去耦电容都要在该电源域对应的电源层和地层范围内，避免不同电源域之间的干扰通过去耦电容或电源、地层传播。
安装方向和高度
安装方向
去耦电容在安装时，其引脚方向要与电流流动方向一致，这样可以减小寄生电感。例如，在电源从左向右流动的线路上，电容的正极引脚应朝向电源流入方向，负极引脚朝向接地方向。这有助于提高去耦电容对电源噪声的抑制效果。
安装高度
在保证机械稳定性和焊接工艺要求的前提下，尽量降低去耦电容的安装高度。较低的安装高度可以减小电容与PCB之间形成的等效电感，进一步优化去耦效果。对于表面贴装的去耦电容，选择合适的封装尺寸和厚度，避免使用过高的封装形式。
通过以上在PCB布局时对去耦电容的正确摆放和安装方法，可以显著提高电路的稳定性，减少电源噪声对芯片的影响，确保整个电子系统的可靠运行。
