新型FPGA和处理器的核心电压较低,对容差要求较严格

任何硬件电路都离不开三个基本元件：电感、电阻和电容。可以说，这些元件不仅关系到硬件电路的整体稳定性，还决定了电子设备的质量。

除了电容和工作电压外，还需要考虑电容等元件的许多其他特性。泄漏电阻与电容器的标称容量并联。这些考虑介电吸收的因素包括电感和有效的串联电阻。任何组件的选择决定因素都不是单一的。

在选择电容器时应考虑哪些方面？

众所周知，用于高频短路的电容器BRX47需要一个非常小的电感。如果集成电路的负电源不进行高频短路，则接线产生的寄生效应将产生共振和振荡。即使是低频集成电路也含有数百个或数千赫兹的晶体管。因此，这些去耦电容器的精度和稳定性在这一应用中相对不那么重要。如何选择一个足够小的电感器是最重要的。因此，除了最简单的电容器外，还有许多复杂的考虑因素。毕竟，电容值不仅与温度和电压有关，而且对机械效应非常敏感。

首先，不同的介质确定了电容器的独特属性，如多层陶瓷电容器、固态钽电解电容器和铝电解电容器三种电压输入和输出旁路电容器，每一种都有自己的应用。如果考虑到低寄生等效串联电阻和低电感，可以很好地解决多层陶瓷电容器的问题，其尺寸也很小。但是它对噪音的抑制效果不是很好。介质材料的压电特性将振动或机械冲击转化为交流噪声电压，极端情况下噪声水平达到毫伏。在噪声敏感应用中，尽管多层陶瓷电容器体积小，成本低，但必须评估噪声的副作用。

固态钽电解电容器的寄生等效串联电阻较低，对温度、偏执和振动的敏感性较低。但问题是，泄漏电流远远高于其他介质的电容器，不适合低电流的应用。虽然尺寸和成本会更高，但如果考虑低寄生等效串联电阻，对压电效应噪声高度敏感的应用没有更好的选择。值得一提的是，使用导电聚合物电解质的浪涌电流能力可以大大提高，不需要电流限制电阻。

在这里，我们讨论的铝电解电容器是指使用有机半导体电解质和铝箔阴极的铝电解电容器。毕竟，传统的铝电解电容器没有任何优势。铝电解电容器使用有机半导体电解质和铝箔阴极不受压电效应噪声的影响，是低噪声应用的良好选择。然而，设计师需要重新评估其更大的尺寸和更高的寄生等效系列电阻。

对于需要大型电容器的应用程序来说，并联多个电容器是一个不错的选择，因此在增加电容器的同时，有效的串联电阻和有效的串联电感会降低。

电阻选择的最大考虑因素。

精密电流源的精度在很大程度上取决于放大器和电阻。正确选择外部电阻可以大大降低误差。实际应用中的电阻不能处于理想状态，每个电阻必须指定容差。低容差的电阻成本昂贵，必须在精度和成本之间进行权衡。换句话说，集成差动放大器也可以实现更好的电阻匹配。

新型FPGA和处理器的核心电压较低，对公差要求较严格。1V核心FPGA的5%容差仅为50mV。另一个关键因素是电阻温度系数。以0.8V电压源为例，额定温度系数分别为+100pm/℃-100℃的一组电阻。温度升高100℃会带来额外的0.4%误差。温度系数较低的电阻也很多，但成本仍然是最大的考虑因素。

电感选型也不容忽视。

电感设计的有效解决方案之一是使开关频率始终低于电感自谐振频率的10倍，这并不难做到。需要考虑的是，电感的功率损失会导致电感温度升高和效率降低。功率损失来自绕组电阻的损失，来自铁芯内磁滞和涡流的综合效应。绕组电阻损耗相对容易获得，铁芯损耗计算非常困难。基本上，损失信息只能从电感器制造商处获得。

如何选择正确的电感值是一个繁琐的计算，但简单地说，如果需要更低的DCR、更高的饱和电流、更快的开关频率和更好的瞬态响应，低值电感更合适；如何需要更低的纹波电流和更低的铁芯损耗，那么高值电感似乎更合适。此外，在选择10%到30%之间的电感时，必须注意饱和电流随温度的变化。

另外，如果应用程序对EMI问题(尤其是开关频率较高的应用程序)敏感，则值得选择昂贵的屏蔽电感。

小结

这些是效率、尺寸、输出功率还是整体成本，这些电路基本元件对设备的整体性能都有很大的影响。在选择这些基本元件时，必须仔细分析性能要求，权衡性能和成本。