电容的类型多种多样,但无论如何分类,它们的基本原理是使用电容来显示对交流信号的低电阻。交流电的频率f越高,电容器的阻抗越低旁路电容的主要功能是为交流信号提供低阻抗路径。去耦电容的主要功能是为有源器件提供本地DC电源,以减少开关噪声在电路板上的传播,并将噪声引导至地。添加去耦电容后,电压的纹波干扰将显著降低。滤波电容通常用于滤波电路。
对于理想电容,不考虑寄生电感和电阻的影响,因此在电容设计中没有考虑,电容值越大越好。然而,实际情况却大不相同。并不是说电容越大,对高速电路越好。相反,小电容可以应用于高频。功率整流电路采用
滤波电容,滤除交流成分,使输出DC更平滑在放大器电路中不需要交流的地方使用去耦电容,以消除自激并使放大器稳定工作。旁路电容在连接电阻时使用,连接在电阻的两端,使交流信号能够平稳通过。
1。对去耦电容储能效应的理解
(1)去耦电容主要用于消除射频信号等高频信号的干扰,干扰通过电磁辐射进入事实上,芯片附近的电容也有储能功能,这是第二位的。你可以把总电源想象成一个水库。我们大楼里的每个家庭都需要供水。此时,水并不直接来自水库。太远了。当水来的时候,我们会很渴实际的水来自建筑顶部的水塔,这实际上是一种缓冲功能。从微观角度来看,当一个高频设备工作时,它的电流是不连续的,频率非常高,设备VCC离总电源有一段距离。即使距离不长,在高频条件下,阻抗Z=i*wL+R,电路的电感影响也会很大,这将导致器件在需要电流时不能及时供电。去耦电容可以弥补这一不足。这也是许多电路板在高频器件的Vcc引脚上放置小电容的原因之一(通常在VCC引脚上并联一个去耦电容,以便交流元件从此电容接地
(2)开关期间有源器件产生的高频开关噪声将沿电力线传播去耦电容的主要功能是为有源器件提供本地DC电源,以减少开关噪声在电路板上的传播,并将噪声引导至地。
2。旁路电容和去耦电容的区别
去耦:当开关器件时,消除高频器件进入配电网的射频能量去耦电容还可以为器件提供局部DC电压源,这在降低电路板浪涌电流方面尤其有用。
旁路:从组件或电缆传输不需要的共模射频能量除了提供基带滤波功能(带宽限制)之外,这主要是为了通过产生交流旁路来消除进入敏感部件的无意能量
我们经常可以看到电源和地之间连接了一个去耦电容。它有三个功能:第一,作为集成电路的储能电容;第二种方法是滤除器件产生的高频噪声,并切断其通过电源环路的传输路径。第三是防止电源携带的噪声干扰电路。
在电子电路中,去耦电容和旁路电容起抗干扰作用。电容器的名称因其位置不同而不同。对于同一电路,旁路电容用于滤除输入信号中的高频噪声和前一级携带的高频杂波,而去耦电容也称为去耦电容,用于滤除输出信号的干扰
从电路的角度来看,总是有一个驱动源和一个被驱动的负载如果负载电容相对较大,驱动电路需要对电容进行充放电来完成信号跳变。当上升沿相对陡峭时,电流相对较大,因此驱动电流将吸收较大的电源电流。由于电路中的电感和电阻(尤其是芯片引脚上的电感,它会反弹),该电流实际上是相对于正常情况的一种噪声,并将影响耦合的前一级的正常操作。
去耦电容用作电池,以满足驱动电路的电流变化,并避免相互耦合干扰。
旁路电容实际上是去耦的,但旁路电容通常指高频旁路,即改善高频开关噪声的低阻抗防泄漏路径。高频旁路电容通常较小,通常为0.1u、0.01u等。根据电路中的分布参数和驱动电流的变化大小来确定。
去耦和旁路都可视为滤波。去耦电容相当于电池,避免了因电流突变而导致的电压下降,相当于滤波纹波。比容量可以根据电流大小、预期纹波和作用时间来计算。去耦电容通常很大,对高频噪声基本无效。旁路电容器设计用于高频,即利用电容器的频率阻抗特性电容一般可视为RLC级数模型在某一频率下,会发生谐振,电容器的阻抗等于其等效串联电阻。如果你看看电容的频率阻抗曲线,你会发现它通常是一个V形曲线。具体曲线与电容的介质有关,因此在选择旁路电容时也应考虑电容的介质。一种更安全的方法是添加多个电容器。
去耦电容在集成电路的电源和地之间有两种功能:一方面,它是集成电路的储能电容;另一方面,它绕过了器件的高频噪声数字电路中典型的去耦电容值为0.1 μ F该电容的分布电感典型值为5 μ h。0.1μF的去耦电容具有5μH的分布电感,其并联谐振频率约为7兆赫,也就是说,它对10兆赫以下的噪声具有良好的去耦效果,而对40兆赫以上的噪声几乎没有影响。对于1μF和10μF的电容,并联谐振频率在20兆赫兹以上,有利于去除高频噪声。每10个左右的集成电路应增加一个充放电电容或一个储能电容,可选值约为10μF最好不要使用电解电容器,电解电容器是由两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现出电感。使用钽电容器或聚碳酸酯电容器去耦电容的选择并不严格,可以取为C=1/F,即10MHz为0.1μF,100MHz为0.01μF。
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