數(shù)字電路輸出高電平時(shí)從電源拉出的電流Ioh和低電平輸出時(shí)灌入的電流Iol的巨細(xì)一般是差異的，即：Iol>Ioh。以下圖的TTL與非門(mén)為例說(shuō)明尖峰電流的形成：

圖1 TTL與非門(mén)

輸出電壓如右圖(a)所示，理論上電源電流的波形如右圖(b)，而實(shí)際的電源電流保險(xiǎn)如右圖(c)。由圖(c)可以看出在輸出由低電平轉(zhuǎn)換到高電平時(shí)電源電流有一個(gè)短暫而幅度很大的尖峰。尖峰電源電流的波形隨所用器件的范例和輸出端所接的電容負(fù)載而異。

發(fā)生尖峰電流的主要原因是：

輸出級(jí)的T3、T4管短設(shè)計(jì)內(nèi)同時(shí)導(dǎo)通。在與非門(mén)由輸出低電平轉(zhuǎn)向高電平的進(jìn)程中，輸入電壓的負(fù)跳變?cè)赥2和T3的基極回路內(nèi)發(fā)生很大的反向驅(qū)動(dòng)電流，由于T3的飽和深度設(shè)計(jì)得比T2大，反向驅(qū)動(dòng)電流將使T2首先離開(kāi)飽和而截至。T2截至后，其集電極電位上升，使T4導(dǎo)通。但是此時(shí)T3還未離開(kāi)飽和，因此在極短得設(shè)計(jì)內(nèi)T3和T4將同時(shí)導(dǎo)通，從而發(fā)生很大的ic4，使電源電流形成尖峰電流。圖中的R4正是為了限制此尖峰電流而設(shè)計(jì)。

低功耗型TTL門(mén)電路中的R4較大，因此其尖峰電流較小。當(dāng)輸入電壓由低電平變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，與非門(mén)輸出電平由高變低，這時(shí)T3、T4也大概同時(shí)導(dǎo)通。但當(dāng)T3開(kāi)始進(jìn)入導(dǎo)通時(shí)，T4處于放大狀態(tài)，兩管的集-射間電壓較大，故所發(fā)生的尖峰電流較小，對(duì)電源電流發(fā)生的影響相對(duì)較小。

發(fā)生尖峰電流的另一個(gè)原因是負(fù)載電容的影響。與非門(mén)輸出端實(shí)際上存在負(fù)載電容CL，當(dāng)門(mén)的輸出由低轉(zhuǎn)換到高時(shí)，電源電壓由T4對(duì)電容CL充電，因此形成尖峰電流。

當(dāng)與非門(mén)的輸出由高電平轉(zhuǎn)換到低電平時(shí)，電容CL通過(guò)T3放電。此時(shí)放電電流不通過(guò)電源，故CL的放電電流對(duì)電源電流無(wú)影響。

尖峰電流的抑制要領(lǐng)：

1、在電路板布線上采納法子，使信號(hào)線的雜散電容降到最小;

2、另一種要領(lǐng)是設(shè)法低落供電電源的內(nèi)阻，使尖峰電流不至于引起過(guò)大的電源電壓顛簸;

3、凡是的作法是利用去耦電容來(lái)濾波，一般是在電路板的電源進(jìn)口處放

一個(gè)1uF～10uF的去耦電容，濾除低頻噪聲;在電路板內(nèi)的每一個(gè)有源器件的電源和地之間安排一個(gè)0.01uF～0.1uF的去耦電容(高頻濾波電容)，用于濾除高頻噪聲。濾波的目標(biāo)是要濾除疊加在電源上的交換滋擾，但并不是利用的電容容量越大越好，因?yàn)閷?shí)際的電容并不是抱負(fù)電容， 4.7uf 100v，不具備抱負(fù)電容的所有特性。

去耦電容的選取可按C=1/F計(jì)較，個(gè)中F為電路頻率，即10MHz取0.1uF，100MHz取0.01uF。一般取0.1~0.01uF均可。

安排在有源器件傍的高頻濾波電容的浸染有兩個(gè)，其一是濾除沿電源傳導(dǎo)過(guò)來(lái)的高頻滋擾，其二是實(shí)時(shí)增補(bǔ)器件高速事情時(shí)所需的尖峰電流。所以電容的安排位置是需要思量的。

實(shí)際的電容由于存在寄生參數(shù)， 鋁電解電容，可等效為串聯(lián)在電容上的電阻和電感，將其稱(chēng)為等效串聯(lián)電阻(ESR)和等效串聯(lián)電感(ESL)。這樣，實(shí)際的電容就是一個(gè)串聯(lián)諧振電路，其諧振頻率為(圖2)：

圖2 諧振頻率

實(shí)際的電容在低于Fr的頻率泛起容性，而在高于Fr的頻率上則泛起感性，所以電容更象是一個(gè)帶阻濾波器。

10uF的電解電容由于其ESL較大，F(xiàn)r小于1MHz，對(duì)付50Hz這樣的低頻噪聲有較好的濾波結(jié)果，對(duì)上百兆的高頻開(kāi)關(guān)噪聲則沒(méi)有什么浸染。

電容的ESR和ESL是由電容的布局和所用的介質(zhì)抉擇的，而不是電容量。通過(guò)利用更大容量的電容并不能提高抑制高頻滋擾的本領(lǐng)，同范例的電容，在低于Fr的頻率下，大容量的比小容量的阻抗小，但假如頻率高于Fr，ESL抉擇了兩者的阻抗不會(huì)有什么區(qū)別。

電路板上利用過(guò)多的大容量電容對(duì)付濾除高頻滋擾并沒(méi)有什么輔佐，出格是利用高頻開(kāi)關(guān)電源供電時(shí)。另一個(gè)問(wèn)題是，大容量電容過(guò)多，增加了上電及熱插拔電路板時(shí)對(duì)電源的攻擊，容易引起如電源電壓下跌、電路板接插件打火、電路板內(nèi)電壓上升慢等問(wèn)題。

PCB機(jī)關(guān)時(shí)去耦電容擺放

對(duì)付電容的安裝，首先要提到的就是安裝間隔。容值最小的電容，有最高的諧振頻率，去耦半徑最小，因此放在最接近芯片的位置。容值稍大些的可以間隔稍遠(yuǎn)，最外層安排容值最大的?？墒?，所有對(duì)該芯片去耦的電容都只管接近芯片。

下面的圖3就是一個(gè)擺放位置的例子。本例中的電容品級(jí)大抵遵循10倍品級(jí)干系。

圖3 電容位置擺放