濾波電容、去耦電容、旁路電容的作用

1、濾波電容、去耦電容、旁路電容的作用濾波電容用在電源整流電路中，用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使放大器穩(wěn)定工作。旁路電容用在有電阻連接時，接在電阻兩端使交流信號順利通過。1.關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解1）去耦電容主要是去除高頻如RF信號的干擾，干擾的進入方式是通過電磁輻射。而實際上，芯片附近的電容還有蓄能的作用，這是第二位的。你可以把總電源看作密云水庫，我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水，這時候，水不是直接來自于水庫，那樣距離太遠了，等水過來，我們已經(jīng)渴的不行了。實際水是來自于大樓頂上的水塔,水塔其實是一個buffer的作用。如果微觀來看

2、，高頻器件在工作的時候，其電流是不連續(xù)的，而且頻率很高，而器件VCC到總電源有一段距離，即便距離不長，在頻率很高的情況下，阻抗Zi*wL+R，線路的電感影響也會非常大，會導(dǎo)致器件在需要電流的時候，不能被及時供給。而去耦電容可以彌補此不足。這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一（在vcc引腳上通常并聯(lián)一個去藕電容，這樣交流分量就從這個電容接地。）2）有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件，以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地2.旁路電容和去耦電容的區(qū)別去耦：去除在器件切換時從高頻器件進入到配電網(wǎng)絡(luò)

3、中的RF能量。去耦電容還可以為器件供局部化的DC電壓源，它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。旁路：從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產(chǎn)生AC旁路消除無意的能量進入敏感的部分，另外還可以提供基帶濾波功能（帶寬受限）。我們經(jīng)?？梢钥吹剑陔娫春偷刂g連接著去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲，切斷其通過供電回路進行傳播的通路；三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了。對于同一個電路來說，旁路（bypass）電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對

4、象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling）電容也稱退耦電容，是把輸出信號的干擾作為濾除對象。濾波電容的選擇經(jīng)過整流橋以后的是脈動直流，波動范圍很大。后面一般用大小兩個電容，大電容用來穩(wěn)定輸出，眾所周知電容兩端電壓不能突變，因此可以使輸出平滑，小電容是用來濾除高頻干擾的，使輸出電壓純凈，電容越小，諧振頻率越高，可濾除的干擾頻率越高容量選擇：（1）大電容,負載越重，吸收電流的能力越強，這個大電容的容量就要越大（2）小電容，憑經(jīng)驗，一般104即可1、電容對地濾波，需要一個較小的電容并聯(lián)對地，對高頻信號提供了一個對地通路。2、電源濾波中電容對地腳要盡可能靠近地。3、理論上說電源濾波用

5、電容越大越好，一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。4、可靠的做法是將一大一小兩個電容并聯(lián),一般要求相差兩個數(shù)量級以上,以獲得更大的濾波頻段.具體案例:AC220-9V再經(jīng)過全橋整流后，需加的濾波電容是多大的？再經(jīng)78LM05后需加的電容又是多大？前者電容耐壓應(yīng)大于15V，電容容量應(yīng)大于2000微發(fā)以上。后者電容耐壓應(yīng)大于9V，容量應(yīng)大于220微發(fā)以上。2.有一電容濾波的單相橋式整流電路，輸出電壓為24V，電流為500mA，要求：（1）選擇整流二極管；（2）選擇濾波電容；（3）另：電容濾波是降壓還是增壓？（1）因為橋式是全波，所以每個二極管電流只要達到負載電流的一半就行了，所以二極管最大電流要大

6、于250mA；電容濾波式橋式整流的輸出電壓等于輸入交流電壓有效值的1.2倍，所以你的電路輸入的交流電壓有效值應(yīng)是20V，而二極管承受的最大反壓是這個電壓的根號2倍，所以，二極管耐壓應(yīng)大于28.2V。（2）選取濾波電容：1、電壓大于28.2V；2、求C的大?。汗絉C（3-5）×0.1秒，本題中R=24V/0.5A=48歐所以可得出C（0.00625-0.0104）F，即C的值應(yīng)大于6250F。（3）電容濾波是升高電壓。濾波電容的選用原則在電源設(shè)計中,濾波電容的選取原則是:C2.5T/R其中:C為濾波電容,單位為UF;T為頻率,單位為HzR為負載電阻,單位為當(dāng)然,這只是一般的選用原則,

7、在實際的應(yīng)用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C5T/R.3.濾波電容的大小的選取PCB制版電容選擇印制板中有接觸器、繼電器、按鈕等元件時操作它們時均會產(chǎn)生較大火花放電，必須采用RC吸收電路來吸收放電電流。一般R取12k，C取2.24.7F一般的10PF左右的電容用來濾除高頻的干擾信號,0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波干擾,還可以起到穩(wěn)壓的作用。濾波電容具體選擇什么容值要取決于你PCB上主要的工作頻率和可能對系統(tǒng)造成影響的諧波頻率，可以查一下相關(guān)廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫軟件，根據(jù)具體的需要選擇。至于個數(shù)就不一定了，看你的具體需要了，多加一兩個也挺好的，暫時沒用的可以先不貼，根

8、據(jù)實際的調(diào)試情況再選擇容值。如果你PCB上主要工作頻率比較低的話，加兩個電容就可以了，一個慮除紋波，一個慮除高頻信號。如果會出現(xiàn)比較大的瞬時電流，建議再加一個比較大的鉭電容。其實濾波應(yīng)該也包含兩個方面，也就是各位所說的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。原理我就不說了，實用點的，一般數(shù)字電路去耦0.1uF即可，用于10M以下；20M以上用1到10個uF，去除高頻噪聲好些，大概按C=1/f。旁路一般就比較的小了，一般根據(jù)諧振頻率一般為0.1或0.01uF說到電容，各種各樣的叫法就會讓人頭暈?zāi)垦＃月冯娙?，去耦電容，濾波電容等等，其實無論如何稱呼，它的原理都是一樣的，即利用對交流信號呈現(xiàn)低阻抗的特性

9、，這一點可以通過電容的等效阻抗公式看出來：Xcap=1/2fC，工作頻率越高，電容值越大則電容的阻抗越小.。在電路中，如果電容起的主要作用是給交流信號提供低阻抗的通路，就稱為旁路電容；如果主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號對電源的影響，就可以稱為去耦電容；如果用于濾波電路中，那么又可以稱為濾波電容；除此以外，對于直流電壓，電容器還可作為電路儲能，利用沖放電起到電池的作用。而實際情況中，往往電容的作用是多方面的，我們大可不必花太多的心思考慮如何定義。本文里，我們統(tǒng)一把這些應(yīng)用于高速PCB設(shè)計中的電容都稱為旁路電容.電容的本質(zhì)是通交流，隔直流，理論上說電源濾波用電容越大越好。但由于引線

10、和PCB布線原因，實際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路，（還有電容本身的電阻，有時也不可忽略）這就引入了諧振頻率的概念：=1/(LC)1/2在諧振頻率以下電容呈容性，諧振頻率以上電容呈感性。因而一般大電容濾低頻波，小電容濾高頻波。這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。至于到底用多大的電容，這是一個參考電容諧振頻率電容值DIP(MHz)STM(MHz)1.0F2.550.1F8160.01F25501000pF80160100pF25050010pF8001.6(GHz)不過僅僅是參考而已，用老工程師的話說主要靠經(jīng)驗。更可靠的做法是將一大一小兩個電容并聯(lián)，一般要求相差兩

11、個數(shù)量級以上，以獲得更大的濾波頻段。一般來講，大電容濾除低頻波，小電容濾除高頻波。電容值和你要濾除頻率的平方成反比。具體電容的選擇可以用公式C=4Pi*Pi/(R*f*f)電源濾波電容如何選取，掌握其精髓與方法，其實也不難。1）理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由于電容兩端引腳的電感效應(yīng),這時電容應(yīng)該看成是一個LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數(shù),這表示頻率大于FSR值時,電容變成了一個電感,如果電容對地濾波,當(dāng)頻率超出FSR后,對干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個較小的電容并聯(lián)對地,可以想想為什么?原因在于小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通路,所以在電源濾波電路中我們常常這樣理解:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同,當(dāng)然也可以想想為什么?如果從這個角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對地腳為什么要盡可能靠近地了.2)那么在實際的設(shè)計中,我們常常會有疑問,我怎么知道電容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個電容還是兩個電容?電容的SFR值和電容值有關(guān),和電容的引腳電感有關(guān),所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會相同,當(dāng)然獲取SFR值的途徑有