雜訊抑制濾波器指南

抗噪措施基礎 [第 11 課] 關於晶片三端電容器的使用要點

12/16/2013

繼前次關於片式鐵氧體珠的討論之後，本節課我們將探討如何充分利用片式三端電容，並介紹您需要了解的相關知識。

1. 將晶片式三端電容器安裝於多層基板時應注意的事項

相較於一般的兩端子電容器，晶片式三端子電容器的接地端子阻抗較低，這正是抑制高頻雜訊的關鍵。然而，若要善用此特性，必須注意安裝時的佈線設計，並將接地側的佈線設計得盡可能粗且短。在多層基板上進行安裝時，亦需考量類似原則。
圖 1 中的範例說明了改變三端子電容器在多層基板上（尤其是與 GND 層的連接）的安裝方式，對雜訊抑制所產生的影響。在這些範例中，GND 層位於 MCU 安裝表面對側附近。範例 A 展示了一種與 GND 層連接距離較短的情況，其中三端電容器安裝在 MCU 安裝表面的另一側，靠近 GND 層。範例 C 中，三端電容器與 MCU 位於同一平面上，其與 GND 層的距離較範例 A 更遠，並顯示出相應的結果。請注意範例 A 與 C 之間的雜訊水準存在顯著差異。在考量 GND 佈線時，僅關注平面度是不夠的；還必須將過孔長度納入考量。在圖 1 的範例 B 中，三端電容的電源輸入與輸出均穿過同一層，並未如範例 A 那樣進行明確的分離。（由於此處難以用文字說明，請參閱圖示。）在此情況下，雜訊水準略高於範例 A。這很可能是因為三端電容器的輸入與輸出過孔距離過近，導致部分雜訊並非通過三端電容器，而是因過孔之間的電容耦合而繞過電容器。如本例所示，為了充分發揮三端電容的最佳性能，必須注意電容外部的佈線。圖 2 顯示了安裝晶片式三端電容的關鍵要點。

2. 晶片上 3 端子電容的「非貫通」連接

晶片式三端電容的典型使用方式是：首先切斷您想降低其雜訊的線路（例如電源線）的走線，插入電容，然後將其接地端子連接起來（圖 3）。最近，有人提出了一種頗為非傳統的連接方法。當您希望利用三端電容作為 IC 電源的旁路電容來穩定 IC 內的電壓波動時，此方法便相當適用。圖 4 示意了此連接方式，與圖 3 不同的是，此處未切斷電源線路走線，而是直接將端子連接至電源線路。由於電源線並未穿過三端子電容器，因此這種連接方式被稱為「非貫通連接」。由於電源線與電容器之間的連接呈並聯狀態，此部分的阻抗因此減半，旁路路徑的阻抗隨之降低，進而減少了 IC 的電壓波動。此外，如圖所示，透過將 GND 側與電源側的過孔緊鄰排列，兩者間電流所產生的磁通量會相互抵消，導致該部分的電感值呈現出顯著下降，進而進一步降低阻抗。然而，由於部分雜訊最終會繞過三端電容器，直接通過電源線傳輸，因此相較於傳統的連接方式（即在電源線分岔後插入三端電容器），此設計在抑制向外洩漏的雜訊方面，其效果顯著降低。