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尖峰电流的形成和产生尖峰负载的原因是什么?

更新时间:2023-05-25 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

尖峰电压的产生:xH6物理好资源网(原物理ok网)

输出高电平时从电源汲取的电压Ioh通常与输出低电平时输入的电压Iol不同,即Iol>Ioh。 以右图中的TTL与非门为例说明尖峰电压的产生:xH6物理好资源网(原物理ok网)

输出电流如下图(a)所示,电源电压的理论波形如下图(b)所示,实际电源电压保险如下图(c)所示。 从图(c)可以看出,电源电压在输出由低电平切换到高电平时有一个短而大的峰值。 峰值电源电压的波形随所用组件的类型和连接到输出的容性负载而变化。xH6物理好资源网(原物理ok网)

尖峰电压的主要原因是:xH6物理好资源网(原物理ok网)

输出级的T3、T4管设计为同时导通。 在与非门由输出低电平变为高电平的过程中,输入电流的负跳变在T2和T3的栅极回路中形成较大的反向驱动电压,因为T3的饱和深度设计得低于T2 大,反向驱动电压会使T2 先脱离饱和而截止。 T2截止后,其电枢电位升高,使T4导通。 而且此时T3还没有脱离饱和状态,所以在很短的设计中T3和T4会同时导通,从而形成一个很大的ic4,使电源电压产生一个尖峰电压。 图中的R4就是为了限制这个峰值电压而设计的。xH6物理好资源网(原物理ok网)

低帧率型TTL门电路中的R4较大,因此其峰值电压较小。 当输入电流由低电平变为高电平时,与非门的输出电平由高电平变为低电平,T3和T4也可能同时导通。 但当T3开始导通时,T4处于放大状态,两管集电极-发射极电流较大,因此形成的峰值电压较小,对电源电压形成的影响为比较小。xH6物理好资源网(原物理ok网)

电压尖峰的另一个原因是负载电容的影响。 与非门的输出端实际上有一个负载电容CL。 当栅极输出由低变高时,电源电流通过T4对电容CL充电,从而产生峰值电压。xH6物理好资源网(原物理ok网)

当与非门的输出由高电平切换到低电平时,电容CL通过T3放电。 此时放电电压不通过电源,所以CL的放电电压对电源电压没有影响。xH6物理好资源网(原物理ok网)

抑制尖峰电压:xH6物理好资源网(原物理ok网)

1、在布线上采取措施,尽量减少信号线的杂散电容;xH6物理好资源网(原物理ok网)

2、另一种方法是尽量增加电源的阻值,使峰值电压不至于引起过大的电源电流波动;xH6物理好资源网(原物理ok网)

3、通常的做法是使用去耦电容进行检波,一般放置在电路板的电源入口处。xH6物理好资源网(原物理ok网)

水泵电流大是什么原因_色环电感的电流_电路板电流过大的原因电感xH6物理好资源网(原物理ok网)

一个1uF~10uF的去耦电容电路板电流过大的原因电感,滤除低频噪声; 在电路板各有源元件的电源与地之间放置0.01uF~0.1uF的去耦电容(高频混频电容)。 以滤除高频噪声。 混频的目的是为了滤除叠加在电源上的交流干扰,但并不是说电容用的越大越好,因为实际的电容并不是理想的电容,并不具备所有的特性一个理想的电容器。xH6物理好资源网(原物理ok网)

去耦电容的选择可按C=1/F估算,其中F为电路频率,即10MHz取0.1uF,取0.01uF。 通常取0.1~0.01uF即可。xH6物理好资源网(原物理ok网)

放置在有源元件旁边的高频混频电容有两个作用。 二是滤除沿电源传导的高频干扰,一是及时补充元器件高速运行所需的峰值电压。 因此,需要考虑电容器的放置。xH6物理好资源网(原物理ok网)

由于寄生参数的存在,实际电容可以等效为串联在电容上的内阻和电感,称为等效串联内阻(ESR)和等效串联电感(ESL)。 因此,实际电容器是一个串联谐振电路,其谐振频率为:xH6物理好资源网(原物理ok网)

实际的电容在高于 Fr 的频率下是电容性的,而在低于 Fr 的频率下是电感性的,所以电容更像是一个带阻检测器。xH6物理好资源网(原物理ok网)

10uF电解电容ESL大,Fr大于1MHz。 对50Hz等低频噪声有很好的检测效果,但对高达千兆位的高频开关噪声无作用。xH6物理好资源网(原物理ok网)

电容器的ESR和ESL是由电容器的结构和使用的介质决定的,而不是由电容量决定的。 使用容量较大的电容器并不能提高抑制高频干扰的能力。 对于同一种电容,在频率高于Fr时,大容量的阻抗比小容量的小,但如果频率低于Fr,ESL决定阻抗不会有差异两者之间。xH6物理好资源网(原物理ok网)

在电路板上使用过多的大容量电容无助于滤除高频干扰,尤其是在使用高频开关电源时。 另一个问题是,过多的大容量电容减少了上电和热插拔电路板时对电源的冲击,容易造成电源电流上升、电路板接头打火、电流上升缓慢等问题。在电路板。xH6物理好资源网(原物理ok网)

PCB布局中去耦电容的放置xH6物理好资源网(原物理ok网)

对于电容器的安装,首先要提到的是安装距离。 电容量最小的电容器具有最高的谐振频率和最小的去耦直径,因此放置在最靠近芯片的位置。 容量稍大的可以放远一些,容量最大的放在最里层。 此外,所有用于芯片去耦的电容都应尽可能靠近芯片。xH6物理好资源网(原物理ok网)

下面的图 1 是放置的反例。 本例中的电容器额定值大致遵循 10x 额定值关系。xH6物理好资源网(原物理ok网)

还有一点需要注意的是,在放置的时候,最好将它们均匀地分布在芯片的周围,而且每个电容等级都必须这样做。 一般在设计芯片时,都会考虑电源和地引脚的排列,它们通常均匀分布在芯片的四个面。 因此,芯片周围存在电流干扰,去耦也必须在整个芯片区域均匀。 如果将上图中的680pF电容全部放置在芯片下部电路板电流过大的原因电感,由于去耦直径的问题,芯片上部的电流扰动无法很好的去耦。xH6物理好资源网(原物理ok网)

电容器安装xH6物理好资源网(原物理ok网)

安装电容时,从过孔中拉出一小段引线,然后通过盲孔连接到电源层,接地端也一样。 这样,流过电容的电压回路为:电源层-”via-”-”pad-”-”pad-”-”via-” plane,图2直观的给出了电压回流路径。xH6物理好资源网(原物理ok网)

第一种方式是从过孔引出长引出线,然后连接盲孔。 这将引入大的寄生电感。 一定要防止这种情况。 这是最糟糕的安装方法。xH6物理好资源网(原物理ok网)

第二种方式是在过孔两端附近打孔,比第一种方式小很多,桥接面积小很多,寄生电感也小一些,可以接受。xH6物理好资源网(原物理ok网)

第三种方式是在过孔的侧面打孔,进一步减小了环路面积,寄生电感比第二种方式更小,是一种更好的方式。xH6物理好资源网(原物理ok网)

第四种是在过孔的两边钻孔。 与第三种方法相比,相当于将电容的每一端通过盲孔分别并联到电源层和地层。 与第三种方法相比,寄生电感更小,只要空间允许,尽量使用这些技术。xH6物理好资源网(原物理ok网)

最后一种方式是直接在过孔上钻孔,寄生电感最小,而且钎焊可能会有问题。 是否使用它取决于加工能力和形式。xH6物理好资源网(原物理ok网)

推荐第三种和第四种方法。xH6物理好资源网(原物理ok网)

需要指出的是:一些工程师为了节省空间,有时对多个电容使用普通盲孔,任何情况下都不要这样做。 最好想办法优化电容组合的设计,减少电容的数量。xH6物理好资源网(原物理ok网)

因为印制线越宽,电感越小,过孔到盲孔的引出线要尽量加宽,有条件的话尽量和过孔一样长。 这样虽然是0402封装的电容,也可以用20mil宽的引出线。 引线和盲孔的安装如图4所示,注意图中的各种规格。xH6物理好资源网(原物理ok网)

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