
一直有个疑问:容性电感1/jwC,大电容C大,高频W也大。阻抗要小,这样不是更适合过滤高频信号吗?
然而事实是:大电容过滤掉了低频信号。
今天找到的答案如下:
一般用10PF左右的电容滤除高频干扰信号,用0.1UF左右的电容滤除低频纹波干扰。还能起到稳压的作用。滤波电容的具体值取决于PCB上的主要工作频率和可能影响系统的谐波频率。可以查看相关厂商的电容数据或者参考厂商提供的数据库软件,根据具体需求进行选择。至于数量,不一定取决于你的具体需求。再加一两个也不错。如果暂时没用,先不要贴,再根据实际调试情况选择容量值。如果你的PCB主要工作频率比较低,就加两个电容,一个消除纹波,一个消除高频信号。如果会有较大的瞬时电流,建议增加较大的钽电容。
其实滤波还应该包括两个方面,也就是你所说的大容量和小容量,也就是解耦和旁路。原理我就不说了,但是很实用。一般数字电路可以0.1uF去耦,10M以内都可以。20M以上用1 ~ 10uf去除高频噪声比较好,大概是C=1/f,一般旁路比较小。一般来说,按照0.1或者0.01uF的谐振频率来说,一提到电容,各种名称都会让人头晕,比如旁路电容、去耦电容、滤波电容等等。其实不管怎么叫,它们的原理都是一样的,就是利用低阻抗对交流信号的特性,这一点可以通过电容的等效阻抗公式看出来:
Xcap=1/2fC,
工作频率越高,电容值越大,电容的阻抗越小。
在电路中,如果电容器的主要作用是为交流信号提供低阻抗通路,则称为旁路电容器。如果主要是为了增加电源与地之间的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,可以称之为去耦电容。如果用在滤波电路中,也可称为滤波电容;此外,对于DC电压,电容还可以作为电路来储存能量,通过充放电可以起到电池的作用。但在实际中,电容的作用往往是多方面的,我们不必过多考虑如何定义。在本文中,我们将高速PCB设计中使用的这些电容称为旁路电容。
电容器的本质是连接交流,隔离DC。理论上,用于电力滤波器的电容越大越好。但由于引线和PCB布线的原因,电容实际上是电感和电容的并联电路(还有电容本身的电阻,有时也不能忽略)。
这就引入了谐振频率的概念:=1/(LC)1/2。
电容在谐振频率以下是电容性的,在谐振频率以上是电感性的。所以一般大电容滤低频波,小电容滤高频波。
这也可以解释为什么同样电容的STM封装比DIP封装的电容滤波频率高。至于用多少电容,这是一个参考电容谐振频率。
只是一个参考。用老工程师的话说,——主要看经验。
比较可靠的方式是并联一大一小两个电容,一般需要两个数量级以上的差值,才能获得更大的滤波频带。一般来说,大电容滤除低频波,小电容滤除高频波。电容与想要滤波的频率的平方成反比。
公式C=4Pi*Pi /(R * f * f)可用于选择电容。
其实选择电力滤波电容并不难,掌握其本质和方法。
1)理论上,理想电容器的阻抗随着频率的增加而减小(1/jwc)。但由于电容两端引脚的电感效应,电容应视为LC串联谐振电路。自谐振频率是该器件的FSR参数,这意味着当频率高于FSR值时,电容器变成电感器。如果电容滤波到地,当频率超过FSR时,干扰抑制会大大降低,所以需要并联一个较小的电容到地。原因在于电容小,SFR值大,为高频信号提供了接地路径。所以在电源滤波电路中,我们往往是这样理解的:大电容考虑低频,小电容考虑高频。根本原因在于SFR(自谐振频率)值不同。当然,我们也可以想想为什么。如果从这个角度去思考,就能理解为什么电力滤波器中电容的接地要尽量靠近地面。
2)所以在实际设计中,我们经常会有疑问。我如何知道电容的SFR是多少?即使知道SFR值,如何选择不同SFR值的电容值?选择一个电容还是两个电容?电容器的SFR值与电容值和电容器的引脚电感有关,所以0402、0603或电容值相同的串联电容器的SFR值不会相同。当然,有两种方法可以获得SFR值。1)器件数据手册的SFR值,如22pf0402电容,约为2G。2)电容器的自谐振频率由网络分析仪直接测量。想想怎么衡量?S21?知道电容的SFR值后,使用软件仿真,如RFsim99。选择一个还是两个电路,取决于你的电源电路的工作频段是否有足够的噪声抑制比。仿真之后,就是实际的电路测试。比如调试手机接收灵敏度时,LNA的电源滤波器是关键,好的电源滤波器往往能提高几个dB。
审计彭静









