磁珠的選用

承前：從去耦半徑出發(fā)，通過去耦半徑的計(jì)算，讓大家直觀的看到我們常見的電容的“有效范圍”問題。

本節(jié)：討論濾波電容的位置與PDN阻抗的關(guān)系，提出“全局電容”與“局部電容”的概念。能看到當(dāng)電容呈現(xiàn)“全局特性”的時(shí)候，電容的位置其實(shí)沒有想象中那么重要。

啟后：多層板設(shè)計(jì)的時(shí)候，電容傾向于呈現(xiàn)“全局特性”，“電源加磁珠”的設(shè)計(jì)方法，會(huì)影響電容在全局范圍內(nèi)起作用。同時(shí)電源種類太多，還會(huì)帶來其他設(shè)計(jì)問題。

通過上一篇文章，我們知道平常“耳熟能詳”的電容去耦半徑理論，對(duì)PCB設(shè)計(jì)其實(shí)沒有什么指導(dǎo)意義。0.1uf的電容去耦半徑足夠大，設(shè)計(jì)中參考這個(gè)值沒有用處，工程師還是會(huì)“盡量”把0.1uf電容靠近芯片的電源管教放置。PCB設(shè)計(jì)師需要更有效的理論來指導(dǎo)電容的布局設(shè)計(jì)。

既然簡(jiǎn)單的用四分之一波長(zhǎng)理論推算的電容去耦半徑不起作用，那么電容放置得離芯片電源管腳比較遠(yuǎn)，還會(huì)有哪些影響呢？很多人都答對(duì)了，影響安裝電感。

電感和磁珠的對(duì)比

眾所周知，電感是一種儲(chǔ)能元件，而磁珠是一種耗能裝置。不同的角色意味著兩者的不同應(yīng)用領(lǐng)域。電感主要用于電源濾波電路，磁珠主要用于信號(hào)電路，電磁兼容中使用的磁珠主要用于抑制電磁輻擾，而電感主要用于抑制傳導(dǎo)干擾。

值得注意的是，雖然磁珠和電感在電路中扮演不同的角色，但它們可以用來處理電磁干擾。珠子用于吸收超高頻信號(hào)，例如一些射頻電路、鎖相環(huán)、振蕩電路以及包括超高頻存儲(chǔ)器(DDR軟件無線電存儲(chǔ)器、RAMBUS等)在內(nèi)的電路。)都需要在電源輸入部分添加磁珠。電感是一種儲(chǔ)能元件，用于液晶振蕩電路、中低頻濾波電路等。其應(yīng)用頻率范圍很少超過50兆赫。電感器通常用于接地連接，電感器也用于電源連接，磁珠用于信號(hào)線。

在高頻共振的情況下，電感不如磁珠好。磁珠也能吸收高頻干擾，在這種情況下，電感就失去了原來的功能。為了理解電感失效的原因，有必要了解電磁干擾的兩種方式，即輻射和傳導(dǎo)。不同的方法采用不同的抑制方法。前者使用磁珠，而后者使用感應(yīng)器。對(duì)于扳手的輸入輸出部分，感應(yīng)器可用于將輸入輸出部分與扳手接地隔離，以達(dá)到電磁兼容的目的。例如，USB接地和扳手接地通過10uH電感隔離。它可以防止插拔噪音干擾接地層。

片式磁珠

磁珠專門用于抑制信號(hào)線和電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾，還具有吸收靜電脈沖的能力。片狀磁珠由軟磁鐵氧體材料組成，形成高體積電阻率的單片結(jié)構(gòu)。使用芯片磁珠的優(yōu)點(diǎn)包括小型化和重量輕、射頻噪聲頻率范圍內(nèi)的高阻抗、消除傳輸線中的電磁干擾、閉合磁路結(jié)構(gòu)、更好地消除信號(hào)的串聯(lián)繞組、的磁屏蔽結(jié)構(gòu)、降低DC電阻以避免游泳信號(hào)的過度衰減、顯著的高頻特性和阻抗特性、消除高頻放大電路中的寄生振蕩以及在幾兆赫到幾百兆赫的頻率范圍內(nèi)有效工作。

要正確選擇磁珠，必須注意以下幾點(diǎn):

1.不必要信號(hào)的頻率范圍是多少？

2.誰是噪音源？

3.需要多大的噪聲衰減；

4.環(huán)境條件是什么(溫度、DC電壓、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度)；

5.電路和負(fù)載的阻抗是多少？

6.印刷電路板上有防止磁珠的空間嗎？

前三個(gè)可以通過觀察制造商提供的阻抗頻率曲線來判斷。阻抗曲線中有三條曲線非常重要，即電阻、感抗和總阻抗。總阻抗由ZR22πfL()2 :=fL () 2:=FL描述。根據(jù)該曲線，選擇在期望噪聲衰減的頻率范圍內(nèi)具有大阻抗并且在低頻和DC具有小信號(hào)衰減的磁珠類型。在過高的DC電壓下，芯片磁珠的阻抗特性會(huì)受到影響。此外，如果工作溫度升高過高或外部磁場(chǎng)過大，磁珠的阻抗將受到不利影響。

磁珠

磁珠是由信號(hào)線、高頻噪聲和峰值干擾特別制成，并具有吸收靜電脈沖的能力。

磁珠用于接收超高頻信號(hào)，如一些射頻電路、鎖相環(huán)、振蕩電路和含有超高頻存儲(chǔ)器的電路(DDR SDRAM、RAMBUS等)。)，這需要添加到電源輸入部分。電感是一種儲(chǔ)能元件，用于液晶振蕩電路、中低頻濾波電路等。其應(yīng)用頻率范圍很少超過50兆赫。

磁珠的作用主要是消除傳輸線結(jié)構(gòu)(電路)中存在的射頻噪聲。射頻能量是疊加在DC傳輸電平上的交流正弦波分量，DC分量是需要的有用信號(hào)，而射頻能量是沿線無用的電磁傳輸和輻射。為了消除這些不必要的信號(hào)能量，芯片磁珠被用作高頻電阻(衰減器)，允許DC信號(hào)通過并過濾掉交流信號(hào)。一般來說，高頻信號(hào)高于30MHz，然而，低頻信號(hào)也受到芯片磁珠的影響。

片狀磁珠由軟磁鐵氧體材料制成，構(gòu)成具有高體積電阻率的單片結(jié)構(gòu)。渦流損耗與鐵氧體材料的電阻率成反比。渦流損耗與信號(hào)頻率的平方成正比。使用芯片磁珠的優(yōu)勢(shì):小型化和輕量化，在射頻噪聲的頻率范圍內(nèi)具有高阻抗，消除傳輸線中的電磁干擾。閉合磁路結(jié)構(gòu)，更好地消除信號(hào)交叉繞組。出色的磁屏蔽結(jié)構(gòu)。降低DC電阻以避免有用信號(hào)的過度衰減。顯著的高頻特性和阻抗特性(更好地消除射頻能量)。消除高頻放大電路中的寄生振蕩。它可以在幾兆赫到幾百兆赫的頻率范圍內(nèi)有效地工作。