电源完整性10-安装电感与自谐振频率
电容的自谐振频率点和寄生参数有关,如果寄生参数改变,电容的自谐振频率点也会改变。
下图显示了安装到电路板上的去耦电容和负载芯片形成的电流回路。电容安装到电路板上后会引入额外的电感,电容的焊盘、引线、过孔等存在电感,电容与负载芯片之间的电源平面和地平面存在回路电感,负载芯片的扇出过孔也存在电感,这些电感串联在整个回路中,相当于增大了RLC串联电路中的L。

使用ADS仿真PCB中寄生电感对电容谐振频率的影响:

仿真结果如下图所示:

未调整电感之前PDN阻抗曲线完全符合要求,下面增大电容ESL,观察曲线变化情况:

在频率为2.5Mhz左右时并联谐振峰会增大,下面将ESL调回1nH,增大安装电感的值,观察曲线变化情况:

可以观察到阻抗曲线谐振频点向左移动。
下图显示了0402封装的0.1uF陶瓷电容安装前后自谐振频率的变化情况,所用电容的参数为ESL=0.4nH,ESR=30m,安装引入的额外电感为L.=600pH。
自谐振频率由安装前电容本身的25.2MHz减小到15.9MHz。
可见电容的自谐振频率对安装电感很敏感,如果安装电容时控制不好安装电感,会大大降低电容的高频去耦能力,使频率较高范围内去耦更困难。

