圖5 去耦電容安裝在Pkg和PCB上
如圖5所示,我們擺放電容的位置分三種情況,一是在Pkg上加52顆,二是在PCB上加63顆,三是在Pkg和PCB上同時各放置52和63顆,電容值大小為100nF, ESR、ESL分別為0.04ohm、0.63nH。量測結(jié)果如圖6。
圖6 加去耦電容于不同位置的|S21|比較圖
首先,把低頻到5Ghz分成三個階段,首先,開始低頻到500Mhz左右,不管在Pkg或PCB上加去耦電容,相比沒有加電容,都可以大大降低結(jié)構(gòu)阻抗,減少GBN干擾。第二,對于0.5Ghz~2Ghz,在Pkg上和同時在Pkg與PCB上加去耦電容,對噪聲抑制效果差不多。可是如果只在PCB上加電容,可以看到在800Mhz附近多了一個共振點,這比沒有加電容時更糟。所以我們只在PCB上加電容時要特別注意,可能加上電容后電源噪聲更嚴重。第三,從2Ghz~5Ghz,三種加電容方式與沒加電容相比,效果并不明顯,因為此階段超過了電容本身的共振頻率,由于電容ESL的影響,隨著頻率升高,耦合電容逐漸失去作用,對較高頻的噪聲失去抑制效果。
去耦電容ESR的影響
在Pkg結(jié)合PCB結(jié)構(gòu)上,放置12顆去耦電容,同時改變?nèi)ヱ铍娙莸腅SR,模擬結(jié)果如圖7所示??梢园l(fā)現(xiàn),當(dāng)ESR值越來越大,會將極點鏟平,同時零點也被填平,使S21成為較為平坦的曲線。
圖7 去耦電容的ESR對|S21|的影響
去耦電容ESL的影響
在Pkg結(jié)合PCB結(jié)構(gòu)上,放置12顆去耦電容,同時改變?nèi)ヱ铍娙莸腅SL,模擬結(jié)果如圖8所示。從圖中我們發(fā)現(xiàn),ESL越大,共振點振幅越大,且有往低頻移動的趨勢,對噪聲的抑制能力越低。
圖8 去耦電容的ESL對|S21|的影響
去耦電容數(shù)量的影響
由前面的結(jié)果知道,電容放在封裝上效果更好,所以對電容數(shù)量的探討,以在Pkg上為主。在前述Pkg+PCB的結(jié)構(gòu)上,Pkg上電容的放置方式如圖9,模擬結(jié)果如圖10。