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電源去耦的終目標(biāo)是為了負(fù)載能夠正常工作，使電源特性更加接近理想電源——能快速響應(yīng)負(fù)載的電流需求、電壓穩(wěn)定、干凈無(wú)噪聲。使電路各部分之間通過(guò)電源產(chǎn)生的耦合干擾降至小。

 

1.理想的電源：

 

“理想的電源”的電壓是穩(wěn)定不變的，沒(méi)有任何噪聲的，輸出功率是不受限制的，并且響應(yīng)速度是無(wú)限快的。即無(wú)論負(fù)載的消耗的電流如何變化、以怎樣的速度變化，電源的電壓都應(yīng)該是一個(gè)穩(wěn)定不變的值。不會(huì)受到負(fù)載的任何影響，也完全符合的負(fù)載的供電需求，不會(huì)影響負(fù)載的正常工作。

2.實(shí)際電路常用電源器件的簡(jiǎn)單介紹：

 

電子電路中經(jīng)常使用的實(shí)際電源器件由兩種：

 

線性穩(wěn)壓器:

 

這種電源的原理利用負(fù)反饋的原理，將輸出的電壓通過(guò)兩個(gè)電阻分壓之后反饋到“運(yùn)放”的輸入端，而運(yùn)放的另一輸入端接一固定的參考電壓Vref，根據(jù)虛短虛斷和負(fù)反饋的原理，運(yùn)放會(huì)自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓，從而調(diào)節(jié)調(diào)整管的導(dǎo)通電阻(圖中的FET)，使輸出電壓Vout和Vref之間滿足Vout·R2/(R1+R2)=Vref。可見(jiàn)，線性穩(wěn)壓電源可以等效成為一個(gè)串聯(lián)在電源和負(fù)載之間的可變電阻，當(dāng)電源的電壓或負(fù)載電流發(fā)生變化時(shí)，該電阻的阻值隨之變化，從而使負(fù)載分到的電壓保持不變。

 

開(kāi)關(guān)電源：

 

FET起開(kāi)關(guān)作用，F(xiàn)ET導(dǎo)通時(shí)電源對(duì)電感和電容充電，并且給負(fù)載提供能量，F(xiàn)ET關(guān)斷時(shí)，電感電容中儲(chǔ)存的能量通過(guò)續(xù)流二極管形成回路，給負(fù)載提供電能。控制FET開(kāi)關(guān)的占空比就可以調(diào)節(jié)輸出電壓的大小。

 

電子電路中常用的電源就是以上兩種，這兩種各有優(yōu)缺點(diǎn)，使用場(chǎng)合也有差別，并且每種都可繼續(xù)細(xì)分為多種子類，這已經(jīng)超出了本篇電源去耦的范疇。從上面簡(jiǎn)單的介紹中我們可以看出這兩種實(shí)際的電源都是有局限性的。

 

3. 實(shí)際電源與理想電源的差距：

 

(1)實(shí)際電源器件的特性與理想電源之間有差距：

 

響應(yīng)速度：前面說(shuō)線性穩(wěn)壓電源是通過(guò)負(fù)反饋來(lái)改變調(diào)整管的導(dǎo)通電阻實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓的。但運(yùn)放的帶寬都是有限的，并且負(fù)反饋的過(guò)程需要一定的時(shí)間。所以實(shí)際的線性穩(wěn)壓電源是需要一定的響應(yīng)時(shí)間。換句話說(shuō)，當(dāng)輸入電壓或負(fù)載的電流變化速度過(guò)快或幅度過(guò)大時(shí)，電源器件來(lái)不及響應(yīng)或不能完全消除這種變化，則負(fù)載的供電電壓就會(huì)變化，影響負(fù)載的正常工作。

 

噪聲特性：開(kāi)關(guān)電源由于工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下，即電路內(nèi)部有電流的急劇變化，所以噪聲相對(duì)線性穩(wěn)壓器更大。并且電源內(nèi)部的各種半導(dǎo)體器件自身也有噪聲。這些噪聲和電源的不理想特性都會(huì)對(duì)負(fù)載造成一定的影響。

 

具體描述電源器件特性的參數(shù)有線性調(diào)整率、負(fù)載調(diào)整率、輸出電壓噪聲等。

 

(2)PCB走線對(duì)電源質(zhì)量有影響：

 

我們都知道，高速的PCB一般都是多層板，其中有專用的電源層，目的是減小電源線的寄生電感。電感的作用是阻礙電流的迅速變化，如果電源線的寄生電感很大，則當(dāng)負(fù)載突然需要電流的時(shí)候，無(wú)法及時(shí)的從電源處獲取。而寬大的電源平面可以將寄生電感  小化，提高電源的質(zhì)量。

 

而即使如此，寄生電感還是存在的。為了提供芯片需要的瞬時(shí)電流，經(jīng)常在芯片引腳處放置去耦電容(電容的電流可突變，電壓不可突變)。

 

(3)外界干擾對(duì)電源質(zhì)量有影響：

 

電源線在走線過(guò)程中也會(huì)受到板上其他信號(hào)和空間的電磁干擾的影響從而噪聲變大。去耦電容可以有效的濾除這些噪聲。