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    电子元器件家庭中的孪生三兄弟电容如何辨别

    发布者:深铭易购     发布时间:2019-03-27    浏览量:110

    怎么分清滤波电容、去耦电容、旁路电容

           电子元器件电容种类繁杂,但无论再怎么分类,其基本原理都是利用电容对交变信号呈低阻状态。交变电流的频率f越高,电容的阻抗就越低。旁路电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路;去耦电容的主要功能是提供一个局部的直流电源给有源器材,以减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地,加入去耦电容后电压的纹波搅扰会明显减小;滤波电容常用于滤波电路中。


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           关于理想的电子元器件电容器来说,不考虑寄生电感和电阻的影响,那么在电容设计上就没有任何顾虑,电容的值越大越好。但实际情况却相差很远,并不是电容越大对高速电路越有利,反而小电容才干被应用于高频。

           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求交流的当地,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,接在电阻两头使交流信号顺利经过。

    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信号的搅扰,搅扰的进入方式是经过电磁辐射。而实际上,芯片附近的电容还有蓄能的作用,这是第二位的。你能够把总电源看作水库,我们大楼内的家家户户都需求供水,这时候,水不是直接来自于水库,那样距离太远了,等水过来,我们现已渴的不行了。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。假如微观来看,高频器材在工作的时候,其电流是不连续的,并且频率很高,而器材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Z=i*wL+R,线路的电感影响也会非常大,会导致器材在需求电流的时候,不能被及时供应。而去耦电容能够弥补此不足。这也是为什么很多电路板在高频器材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耦电容,这样交流分量就从这个电容接地。

    (2)有源器材在开关时发作的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能便是提供一个局部的直流电源给有源器材,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:去除在器材切换时从高频器材进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还能够为器材提供局部化的DC电压源,它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。

          旁路:从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是经过发作AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分,另外还能够提供基带滤波功能(带宽受限)。

          我们经常能够看到,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;二是滤除该器材发作的高频噪声,切断其经过供电回路进行传播的通路;三是避免电源携带的噪声对电路构成搅扰。



           在电子电路中,去耦电容和旁路电容都是起到抗搅扰的作用,电容所在的位置不同,称呼就不一样了。关于同一个电路来说,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,是把输出信号的搅扰作为滤除对象。

           从电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。假如负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才干完成信号的跳变,在上升沿比较峻峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,因为电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会发作反弹),这种电流相关于正常情况来说实际上便是一种噪声,会影响前级的正常工作,这便是耦合。

           去耦电容便是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的改变,避免相互间的耦合搅扰。

           旁路电容实际也是去耦合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也便是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。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,根据电路中分布参数,以及驱动电流的改变大小来确认。


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           去耦和旁路都能够看作滤波。去耦电容相当于电池,避免因为电流的突变而使电压下降,相当于滤纹波。详细容值能够根据电流的大小、期望的纹波大小、作用时间的大小来计算。去耦电容一般都很大,对更高频率的噪声,基本无效。旁路电容便是针对高频来的,也便是利用了电容的频率阻抗特性。电容一般都能够看成一个RLC串联模型。在某个频率,会发作谐振,此刻电容的阻抗就等于其ESR。假如看电容的频率阻抗曲线图,就会发现一般都是一个V形的曲线。详细曲线与电容的介质有关,所以选择旁路电容还要考虑电容的介质,一个比较保险的方法便是多并几个电容。


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           去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器材的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF的去耦电容有5μH的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz左右,也便是说,关于10MHz以下的噪声有较好的去耦作用,对40MHz以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF的电容,并行共振频率在20MHz以上,去除高频噪声的作用要好一些。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10μF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0.1μF,100MHz取0.01μF。



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