电容器相关知识要点.pdf
《电容器相关知识要点.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《电容器相关知识要点.pdf(12页珍藏版)》请在三一文库上搜索。
1、1滤波电容,去耦电容,旁路电容 2电容特性 3电容滤波电路 关于滤波电容、去耦电容、旁路电容作用(转) 2007-07-28 11:10 滤波电容用在电源整流电路中,用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。 去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方,用来消除自激,使放大器稳定工作。 旁路电容用在有电阻连接时,接在电阻两端使交流信号顺利通过。 1. 关于去耦电容蓄能作用的理解 1)去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰,干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上,芯 片附近的电容还有蓄能的作用,这是第二位的。你可以把总电源看作密云水库,我们大楼内的家 家户户都需要供水,这时候,水不是直接来自于水库,那样
2、距离太远了,等水过来,我们已经渴 的不行了。实际水是来自于大楼顶上的水塔, 水塔其实是一个 buffer的作用。如果微观来看, 高 频器件在工作的时候,其电流是不连续的,而且频率很高,而器件 VCC 到总电源有一段距离,即 便距离不长,在频率很高的情况下,阻抗Zi*wL+R,线路的电感影响也会非常大,会导致器件 在需要电流的时候,不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足。这也是为什么很多电路板在 高频器件 VCC 管脚处放置小电容的原因之一(在 vcc 引脚上通常并联一个去藕电容,这样交流分 量就从这个电容接地。)。 2) 有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能
3、就是提供一个 局部的直流电源给有源器件,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。 2. 旁路电容和去耦电容的区别 去耦:去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还可以为 器件供局部化的 DC电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。 旁路:从组件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是通过产生AC旁路消除无 意的能量进入敏感的部分,另外还可以提供基带滤波功能(带宽受限)。 我们经常可以看到, 在电源和地之间连接着去耦电容,它有三个方面的作用: 一是作为 本集成电路的蓄能电容; 二是滤除该器件产生的高频噪声,切断其通过供电回路进行传播的通路; 三是防止电源携带的噪声
4、对电路构成干扰。 在电子电路中, 去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用 ,电容所处的位置不同, 称 呼就不一样了。 对于同一个电路来说,旁路(bypass)电容是把 输入信号 中的高频噪声作为滤除 对象,把前级携带的高频杂波滤除,而去耦(decoupling )电容也称退耦电容,是把输出信号 的 干扰作为滤除对象 。 高频旁路电容一般比较小 ,根据谐振频率一般是0.1u ,0.01u 等,而去耦合电容一般比较大 ,是 10u 或者更大, 依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。 数字电路中典型的去耦电容值是0.1 F。这个电容的分布电感的典型值是5H。0.1 F的去耦 电容有 5H
5、的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也就是说,对于10MHz 以下的噪 声有较好的去耦效果,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1F、10F的电容,并行共振频率 在 20MHz以上,去除高频噪声 的效果要好一些。每10 片左右集成电路要加一片充放电电容,或1 个蓄能电容,可选10F 左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来 的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按 C=“1“/F ,即 10MHz取 0.1 F,100MHz取 0.01 F。 电容器选用及使用注意事项: 1,一般在低频耦合或旁路, 电气特性要求较低时,
6、 可选用纸介、 涤纶电容器; 在高频高压电路中, 应选用云母电容器或瓷介电容器;在电源滤波和退耦电路中,可选用电解电容器。 2, 在振荡电路、 延时电路、音调电路中,电容器容量应尽可能与计算值一致。在各种滤波及网 (选 频网络),电容器容量要求精确;在退耦电路、低频耦合电路中,对同两级精度的要求不太严格。 3,电容器额定电压应高于实际工作电压,并要有足够的余地, 一般选用耐压值为实际工作电压两 倍以上的电容器。 4,优先选用绝缘电阻高,损耗小的电容器,还要注意使用环境。 BACK 电容特性: 在消费类电子产品系统中,体积越来越小,器件摆放越来越密,模拟、数字部分已很难通过布局有效分开,系统设计
7、工 程师往往在电源网络中使用很多电容,衰减高频数字噪声,期望能“ 净化 ” 电源,减少对模拟电路的干扰。 在电压调整器中,在输入、输出端通常都各有一只电容,跨接在输入、输出管脚和地(GND) 之间。输入电容的主要作用 是滤除交流噪声,抑制输入端的电压变化。而输出电容的作用,除了构成反馈环路的一部分之外(增加一个额外的零点, 当然不可避免的也要带来一个极点,提高环路的相位裕量),还可以抑制由于负载电流或者输入电压瞬变引起的输出电 压变化。从某种角度来说,滤除交流噪声与抑制电压突变在本质上是一回事,那就是去除交流信号。 电容的特性 不同介质种类的电容,其自身特性相差甚远。在描述电容的特性之前,我们
8、需要了解以下几个参数: 电阻 符号 R,是指通过导体的直流电压与电流之比,单位为欧姆。 电抗 符号 X,是交流电路中由电感和电容引起的阻抗部分,包括感抗(XL)和容抗 (XC),单位为欧姆。 阻抗 符号 Z,是一个复合参数,实部为电阻,虚部为电抗,单位为欧姆,所以阻抗也可以表示为:Z = R + jX 。 电导 符号 G,是指通过导体的直流电流与电压之比,电阻的倒数,单位为西门子。 电纳 符号 B,是导纳的虚数部分,包括容纳(BC)和感纳 (BL),单位为西门子。 导纳 符号 Y,是阻抗Z 的倒数 ,也是一个复合参数,实部为电导,虚部为电纳,单位为西门子,也可以表示为:Y = G + jB 导
9、纳 Y 通常表示的是器件并联的情况,而阻抗Z 表示的则是器件串联的情况,见图 1。 其中, W=2 f 电容 : Z=R+jX=R+1/jwc=R+1/j2fc=R-j1/2fc 电感 : Z=R+jX=R+jwL=R+j2 fL 图1:阻抗与导纳的表示方法。 所以对于串联的器件组合,如果0 ,则说明器件两端有感性,越接近90 ,感性越强,当=90时,为纯感性器 件。同样C2 ,R1R2时,极点可以表达成下式, 以上面 50V/10uF电解电容, 和 16V/1uF 陶瓷电容的数据作为依据,对上述器件进行如下赋值,ESR 取 f=100kHz的值。 R0 = 1 ,C1 = 8.21uF,C2
10、 = 0.997uF,R1 = 774m ,R2 = 190m ,图 3 网络的频率特性如图4 所示, 从上图看出,在紧接着第一个极点P1 之后,出现了第一个零点Z1,它是由R1、C1 形成的,如果没有电容C2, AC 曲线将保持水平,不再有衰减。正是由于C2 的存在,使得增益在通过第二个极点P2 之后继续衰减,直至第二个零点 Z2。因此要使两只电容并联的增益衰减更多,可以将Z2 外移,也就是使电容C2 以及 R2 远小于 C1、R1 。 这是假定电容C、ESR 在所有频率下都是定值的条件下,用MATHCAD计算出的理想曲线。实际上,根据上表中的数 据告诉我们,C、ESR 会随着频率而变化,而
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 电容器 相关 知识 要点
链接地址:https://www.31doc.com/p-5228673.html