濾波電容、去耦電容、旁路電容的作用

濾波電容、去耦電容、旁路電容的作用

濾波電容的選擇




經(jīng)過(guò)整流橋以后的是脈動(dòng)直流，波動(dòng)范圍很大。后面一般用大小兩個(gè)電容，大電容用來(lái)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(lái)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(fù)載越重，吸收電流的能力越強(qiáng)，這個(gè)大電容的容量就要越大
（2）小電容，憑經(jīng)驗(yàn)，一般104即可
1、電容對(duì)地濾波，需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地，對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)地通路。
2、電源濾波中電容對(duì)地腳要盡可能靠近地。
3、理論上說(shuō)電源濾波用電容越大越好，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(gè)電容并聯(lián),一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,以獲得更大的濾波頻段.

具體案例: AC220-9V再經(jīng)過(guò)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?yàn)闃蚴绞侨?，所以每個(gè)二極管電流只要達(dá)到負(fù)載電流的一半就行了，所以二極管最大電流要大于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(gè)電壓的根號(hào)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6250μF。
（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(jì)中,濾波電容的選取原則是:



C≥2.5T/R
























其中: C為濾波電容,單位為UF;
































T為頻率, 單位為Hz
































R為負(fù)載電阻,單位為Ω


當(dāng)然,這只是一般的選用原則,在實(shí)際的應(yīng)用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C≥5T/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(shí)．操作它們時(shí)均會(huì)產(chǎn)生較大火花放電，必須采
用RC吸收電路來(lái)吸收放電電流。一般R取1~2kΩ，C取2.2~4.7μF




一般的10PF左右的電容用來(lái)濾除高頻的干擾信號(hào),0.1UF左右的用來(lái)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(duì)系統(tǒng)造成影響的諧波頻率，可以查一下相關(guān)廠(chǎng)商的電容資料或者參考廠(chǎng)商提供的資料庫(kù)
軟件，根據(jù)具體的需要選擇。至于個(gè)數(shù)就不一定了，看你的具體需要了，多加一兩個(gè)也挺好
的，暫時(shí)沒(méi)用的可以先不貼，根據(jù)實(shí)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(huà)，加兩個(gè)電容就可以了，一個(gè)慮除紋波，一個(gè)慮除高頻信號(hào)。如果會(huì)出現(xiàn)比較大
的瞬時(shí)電流，建議再加一個(gè)比較大的鉭電容。




其實(shí)濾波應(yīng)該也包含兩個(gè)方面，也就是各位所說(shuō)的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。
原理我就不說(shuō)了，實(shí)用點(diǎn)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(gè)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(shuō)到電容，各種各樣的叫法就會(huì)讓人頭暈?zāi)垦＃月冯娙?，去耦電容，濾波電容等等，其
實(shí)無(wú)論如何稱(chēng)呼，它的原理都是一樣的，即利用對(duì)交流信號(hào)呈現(xiàn)低阻抗的特性，這一點(diǎn)可
以通過(guò)電容的等效阻抗公式看出來(lái)：Xcap=1/2лfC，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(hào)提供低阻抗的通路，就稱(chēng)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(hào)對(duì)電源的影響，就可以
稱(chēng)為去耦電容；如果用于濾波電路中，那么又可以稱(chēng)為濾波電容；除此以外，對(duì)于直流電
壓，電容器還可作為電路儲(chǔ)能，利用沖放電起到電池的作用。而實(shí)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(jì)中的電容都稱(chēng)為旁路電容.
電容的本質(zhì)是通交流，隔直流，理論上說(shuō)電源濾波用電容越大越好。
但由于引線(xiàn)和PCB布線(xiàn)原因，實(shí)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(shí)也不可忽略）
這就引入了諧振頻率的概念：ω=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(gè)參考








電容諧振頻率
電容值



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)
不過(guò)僅僅是參考而已，用老工程師的話(huà)說(shuō)——主要靠經(jīng)驗(yàn)。
更可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián)，
一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上，以獲得更大的濾波頻段。
一般來(lái)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(shí)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(shí)電容應(yīng)該看成是一個(gè)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(shí),電容變成了一個(gè)電感,如果電容對(duì)地濾波,當(dāng)頻率超出FSR后,對(duì)干擾的抑制就大打
折扣,所以需要一個(gè)較小的電容并聯(lián)對(duì)地,可以想想為什么?
原因在于小電容,SFR值大,對(duì)高頻信號(hào)提供了一個(gè)對(duì)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(gè)角度想,也就可以理解為什么電源濾波中電容對(duì)地腳為什么要
盡可能靠近地了.
2)那么在實(shí)際的設(shè)計(jì)中,我們常常會(huì)有疑問(wèn),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(gè)電容還是兩個(gè)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(huì)相同,當(dāng)然獲取SFR值的途徑有兩個(gè),1)器件Data sheet,如22pf0402電容的
SFR值在2G左右, 2)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測(cè)其自諧振頻率,想想如何量測(cè)?S21?
知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個(gè)或兩個(gè)電路在于你所供電電路的工作
頻帶是否有足夠的噪聲抑制比.仿真完后,那就是實(shí)際電路試驗(yàn),如調(diào)試手機(jī)接收靈敏度時(shí),
LNA的電源濾波是關(guān)鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個(gè)dB.