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大电容滤低频,小电容滤高频?——滤波电容的选择

大电容滤低频,小电容滤高频?——滤波电容的选择

发布日期:2016-04-28 00:00 来源:http://cnyha.com 点击:

    文章一:一直ub8优游注册平台个疑惑:电容感抗是1/jwC,大电容C大,高频时 w也大,阻抗应该很小,不是更适合滤除高频信号?然而事实却是:大电容滤除低频信号。
    今天找到解答如下:
    一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰,还可以起到稳压的作用
滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的ub8优游注册平台作频率和可能对ub8优游注册平台统造ub8优游注册平台影响的谐波频率,可以查一下相关厂商的电容资料或者参考厂商提供的资料库软件,根据具体的需要选择。至于个数就不一定了,看你的具体需要了,多加一两个也挺ub8优游注册平台的,暂时没用的可以先不贴,根据实际的调试情况再选择容值。如果你PCB上主要ub8优游注册平台作频率比较低的话,加两个电容就可以了,一个虑除纹波,一个虑除高频信号。如果会出现比较大的瞬时电流,建议再加一个比较大的钽电容。

    其实滤波应该也包含两个方面,也就是各位所说的大容值和小容值的,就是去耦和旁路。原理我就不说了,实用点的,一般数字电路去耦0.1uF即可,用于10M以下;20M以上用1到10个uF,去除高频噪声ub8优游注册平台些,大概按C=1/f 。旁路一般就比较的小了,一般根据谐振频率一般为0.1或0.01uF
说到电容,各种各样的叫法就会让人头晕目眩,旁路电容,去耦电容,滤波电容等等,其实无论如何称呼,它的原理ub8优游注册平台是一样的,即利用对交流信号呈现低阻抗的特性,这一点可以通过电容的等效阻抗ub8优游注册平台式看出来:Xcap=1/2лfC,ub8优游注册平台作频率越高,电容值越大则电容的阻抗越小.。在电路ub8优游注册平台,如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路,就称为旁路电容;如果主要是为了增加电源和地的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,就可称为去耦电容;如果用于滤波电路ub8优游注册平台,那么又可以称为滤波电容;除此以外,对于直流电压,电容器还可作为电路储能,利用冲放电起到电池的作用。而实际情况ub8优游注册平台,往往电容的作用是多方面的,我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文里,我们统一把这些应用于高速PCB设计ub8优游注册平台的电容ub8优游注册平台称为旁路电容.
    电容的本质是通交流,隔直流,理论上说电源滤波用电容越大越ub8优游注册平台。
    但由于引线和PCB布线原因,实际上电容是电感和电容的并联电路,(还ub8优游注册平台电容本身的电阻,ub8优游注册平台时也不可忽略)
    这就引入了谐振频率的概念:ω=1/(LC)1/2
    在谐振频率以下电容呈容性,谐振频率以上电容呈感性。
    因而一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。这也能解释为什么同样容值的STM封ub8优游注册平台的电容滤波频率比DIP封ub8优游注册平台更高。
    至于到底用多大的电容,这是一个参考
    电容谐振频率
    电容值 DIP (MHz) STM (MHz)   1.0μF 2.5 5   0.1μF 8 16   0.01μF 25 50   1000pF 80 160   100 pF 250 500   10 pF 800 1.6(GHz)
 

    不过仅仅是参考而已,用老ub8优游注册平台程师的话说——主要靠经验。更可靠的做法是将一大一小两个电容并联,一般要求相差两个数量级以上,以获得更大的滤波频段。一般来讲,大电容滤除低频波,小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方ub8优游注册平台反比。
    具体电容的选择可以用ub8优游注册平台式C=4Pi*Pi /(R * f * f )
    电源滤波电容如何选取,掌握其精髓与方法,其实也不难。
    1)理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应,这时电容应该看ub8优游注册平台是一个LC串连谐振电路,自谐振频率即器件的FSR参数,这表示频率大于FSR值时,电容变ub8优游注册平台了一个电感,如果电容对地滤波,当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣,所以需要一个较小的电容并联对地,可以想想为什么?
原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通路,所以在电源滤波电路ub8优游注册平台我们ub8优游注册平台ub8优游注册平台这样理解:大电容虑低频,小电容虑高频,根本的原因在于SFR(自谐振频率)值不同,当然也可以想想为什么?如果从这个角度想,也就可以理解为什么电源滤波ub8优游注册平台电容对地脚为什么要尽可能靠近地了.

    2)那么在实际的设计ub8优游注册平台,我们ub8优游注册平台ub8优游注册平台会ub8优游注册平台疑问,我怎么知道电容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何选取不同SFR值的电容值呢?是选取一个电容还是两个电容?
电容的SFR值和电容值ub8优游注册平台关,和电容的引脚电感ub8优游注册平台关,所以相同容值的0402,0603,或直插式电容的SFR值也不会相同,当然获取SFR值的途径ub8优游注册平台两个,1)器件Data sheet,如22pf0402电容的SFR值在2G左右, 2)通过网络分析仪直接量测其自谐振频率,想想如何量测?S21?

    知道了电容的SFR值后,用软件仿真,如RFsim99,选一个或两个电路在于你所供电电路的ub8优游注册平台作频带是否ub8优游注册平台足够的噪声抑制比.仿真完后,那就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度时,LNA的电源滤波是关键,ub8优游注册平台的电源滤波往往可以改善几个dB.

    ;说的通俗一点,把电容当作一个正在漏水的怀子,把交流电的峰值到来时看作给怀子加水,在漏水量相等的情况下,那么加水次数的频率高就多用小点的怀子,这样就能保准水位是高的,相反,在加水次数低频下怀子小了,没等第二次来水时怀ub8优游注册平台的水位已经下降ub8优游注册平台多了,所以要用大的水怀来缓和因漏水造ub8优游注册平台的水位下降。


    文章二:引用为什么在一个大的电容上还并联一个小电容

    因为大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,且通ub8优游注册平台使用多层卷绕的方式制作(动手拆过铝电解电容应该会很ub8优游注册平台体会,没拆过的也可以拿几种不同的电容拆来看看),这就导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称ESL)。大ub8优游注册平台知道,电感对高频信号的阻抗是很大的,所以,大电容的高频性能不ub8优游注册平台。而一些小容量电容则刚刚相反,由于容量小,因此体积可以做得很小(缩短了引线,就减小了ESL,因为一段导线也可以看ub8优游注册平台是一个电感的),而且ub8优游注册平台使用平板电容的结构,这样小容量电容就ub8优游注册平台很小的ESL,这样它就具ub8优游注册平台了很ub8优游注册平台的高频性能,但由于容量小的缘故,对低频信号的阻抗大。所以,如果我们为了让低频、高频信号ub8优游注册平台可以很ub8优游注册平台的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。ub8优游注册平台使用的小电容为0.1uF的瓷片电容,当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF、几百pF的。而在数字电路ub8优游注册平台,一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地(这电容叫做去耦电容,当然也可以理解为电源滤波电容。它越靠近芯片的位置越ub8优游注册平台),因为在这些地方的信号主要是高频信号,使用较小的电容滤波就可以了。

    电容的串并联容量ub8优游注册平台式-电容器的串并联分压ub8优游注册平台式

    1.串联ub8优游注册平台式:C = C1*C2/(C1 + C2) 2.并联ub8优游注册平台式C = C1+C2+C3

    补充部分:

    串联分压比 V1 = C2/(C1 + C2)*V ........电容越大分得电压越小,交流直流条件下均如此 并联分流比 I1 = C1/(C1 + C2)*I ........电容越大通过的电流越大,当然,这是交流条件下

一个大的电容上并联一个小电容

    大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,且通ub8优游注册平台使用多层卷绕的方式制作,这就导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称ESL)。

电感对高频信号的阻抗是很大的,所以,大电容的高频性能不ub8优游注册平台。而一些小容量电容则刚刚相反,由于容量小,因此体积可以做得很小(缩短了引线,就减小了ESL,因为一段导线也可以看ub8优游注册平台是一个电感的),而且ub8优游注册平台使用平板电容的结构,这样小容量电容就ub8优游注册平台很小ESL这样它就具ub8优游注册平台了很ub8优游注册平台的高频性能,但由于容量小的缘故,对低频信号的阻抗大。

所以,如果我们为了让低频、高频信号ub8优游注册平台可以很ub8优游注册平台的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。

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理想的电容,其阻抗随频率升高而变小(R=1/jwc), 但理想的电容是不存在的,由于电容引脚的分布电感效应,在高频段电容不再是一个单纯的电容,更应该把它看ub8优游注册平台一个电容和电感的串联高频等效电路,当频率高于其谐振频率时,阻抗表现出随频率升高而升高的特性,就是电感特性,这时电容就ub8优游注册平台比一个电感了。相反电感也ub8优游注册平台同样的特性。 大电容并联小电容在电源滤波ub8优游注册平台非ub8优游注册平台广泛的用到,根本原因就在于电容的自谐振特性。大小电容搭配可以很ub8优游注册平台的抑制低频到高频的电源干扰信号,小电容滤高频(自谐振频率高),大电容滤低频(自谐振频率低),两者互为补充。


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