電路中電容詳解

2022-03-21 13:31:19 字數 1757 閱讀 9625

從理論上(即假設電容為純電容)說,電容越大,阻抗越小,通過的頻率也越高。但實際上超過1uf的電容大多為電解電容,有很大的電感成份,(電解電容是兩層薄膜卷起來的,這種卷起來的結構在高頻時表現為電感)所以頻率高後反而阻抗會增大。有時會看到有乙個電容量較大電解電容併聯了乙個小電容,這時大電容通低頻,小電容通高頻。電容的作用就是通高頻阻低頻。電容越大低頻越容易通過,電容越小高頻越容易通過。大電容(微法級)濾低頻,小電容(納法、皮法級)濾高頻。

電容的具體作用:

1)去耦(退耦):

首先,什麼是耦合?耦合是指訊號由第一級向第二級傳遞的過程,就是前一級的訊號送到後一級。對於用同乙個電源供電的ic電路來說,它們是通過電源耦合在一起的。去耦(退耦)是指對電源採取進一步的濾波措施,去除兩級間訊號通過電源互相干擾的影響。(當然,去耦不僅僅包含電源間的去耦。)

去耦有三個目的: 1. 將電源中的高頻紋波去除,將多級放大器的高頻訊號通過電源相互串擾的通路切斷;

2. 大訊號工作時,電路對電源需求加大,引起電源波動,通過退耦降低大訊號時電源波動對輸入級 / 高電壓增益級的影響;

3. 形成懸浮地或是懸浮電源,在複雜的系統中完成各部分地線或是電源的協調匹配。

有源器件在開關時產生的高頻開關雜訊將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供乙個區域性的直流電源給有源器件,以減少開關雜訊在板上的傳播和將雜訊引導到地。

去耦電容是電路中裝設在元件的電源端的電容,此電容可以提供較穩定的電源,同時也可以降低元件耦合到電源端的雜訊,間接可以減少其他元件受此元件雜訊的影響。

在共享導體的電路中,共享電源的時候,當乙個器件需要對外提供輸出的時候就會同時拉低該導體的電壓,產生雜訊耦合到共享的電路中。在有雜訊的環境中,這些電磁波會在導體內感應出電壓訊號,影響迴路中的元件。在數位電路中,器件容易在臨界位置由於干擾而產生錯誤的訊號,從而產生錯誤的動作。去耦電容可以減少以上情形的發生。

去耦電容一般都安置在元件附近的電源處,以減少佈線阻抗對濾波效果的影響。去耦電容多使用瓷片電容,其數值由電壓訊號最快上公升和下降速度確定。

2)旁路:

可將混有高頻電流和低頻電流的交流電中的高頻成分旁路掉的電容,稱做「旁路電容」。 對於同乙個電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入訊號中的高頻雜訊作為濾除物件,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling,也稱退耦)電容是把輸出訊號的干擾作為濾除物件。

旁路電容的主要功能是產生乙個交流分路,從而消去進入易感區的那些不需要的能量,即當混有高頻和低頻的訊號經過放大器被放大時,要求通過某一級時只允許低頻訊號輸入到下一級,而不需要高頻訊號進入,則在該級的輸入端加乙個適當大小的接地電容,使較高頻率的訊號很容易通過此電容被旁路掉(這是因為電容對高頻阻抗小),而低頻訊號由於電容對它的阻抗較大而被輸送到下一級放大。

去耦電容和旁路電容沒有本質的區別,電源系統的電容本來就有多種用途,從為去除電源的耦合雜訊干擾的角度看,我們可以把電容稱為去耦電容(decoupling),如果從為高頻訊號提供交流迴路的角度考慮,我們可以稱為旁路電容(by-pass).而濾波電容則更多的出現在濾波器的電路設計裡.電源管腳附近的電容主要是為了提供瞬間電流,保證電源/地的穩定,當然,對於高速訊號來說,也有可能把它作為低阻抗迴路,比如對於cmos電路結構,在0->1的跳變訊號傳播時,回流主要從電源管腳流回,如果訊號是以地平面作為參考層的話,在電源管腳的附近需要經過這個電容流入電源管腳.所以對於pds(電源分布系統)的電容來說,稱為去耦和旁路都沒有關係,只要我們心中了解它們的真正作用就行了。

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