文章一:一直有个疑惑: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: 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上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波 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,多加一两个也挺好的,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上主要工作频率比较低的话,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,去除高频噪声好些,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,它的原理都是一样的,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公式看出来:Xcap=1/2лfC,工作频率越高,电容值越大则电容的 阻抗越小.。在电路中,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,就可以 称为去耦电容;如果用于滤波电路中,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。而实际情况中,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设计中的电容都称为旁路电容. 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好。 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, (还有电容本身的电阻,有时也不可忽略) 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封装的电容滤波频率比DIP封装更高。 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) 大电容滤低频,小电容滤高频?——滤波电容的选择 - 何去何从 - I>∞ 不过仅仅是参考而已,用老工程师的话说——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成反比 。 具体电容的选择可以用公式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 ,这时电容应该看成是一个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,电容变成了一个电感,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中我们常 常这样理解: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中电容对地脚为什么要 尽可能靠近地了. 2)那么在实际的设计中,我们常常会有疑问,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值和电容值有关,和电容的引脚电感有关,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值的途径有两个,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工作 频带是否有足够的噪声抑制比.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,好的电源滤波往往可以改善几个dB.
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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中的水位已经下降好多了,所以要用大的水怀来缓 和因漏水造成的水位下降。 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,且通常使用多层卷绕的方式制作(动手拆过铝电解电容应该会很有体会,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)。大家知道,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好。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成是一个电感的),而且常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小的ESL,这样它就具有了很好的高频性能,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、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为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。而在数字电路中,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好),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。 电容的串并联容量公式-电容器的串并联分压公式 1.串联公式:C = C1*C2/(C1 + C2) 2.并联公式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,且通常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好。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成是一个电感的),而且常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小ESL这样它就具有了很好的高频性能,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、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。 常使用的小电容为 0.1uF的CBB电容较好(瓷片电容也行),当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF,几百pF的。而在数字电路中,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(这个电容叫做退耦电容,当然也可以理解为电源滤波电容,越靠近芯片越好),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。 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,更应该把它看成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,这时电容就好比一个电感了。相反电感也有同样的特性。 大电容并联小电容在电源滤波中非常广泛的用到,根本原因就在于电容的自谐振特性。大小电容搭配可以很好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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