以下內(nèi)容中,小編將對去耦電容的相關(guān)內(nèi)容進行著重介紹和闡述,希望本文能幫您增進對去耦電容的了解,和小編一起來看看吧。
一、去耦電容及其工作原理
去耦電容是電路中裝設(shè)在元件的電源端的電容,此電容可以提供較穩(wěn)定的電源,同時也可以降低元件耦合到電源端的噪聲,間接可以減少其他元件受此元件噪聲的影響。
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,旁路電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦電容也稱退耦電容,是把輸出信號的干擾作為濾除對象。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。
從電路來說,總是存在驅(qū)動電源和被驅(qū)動的負(fù)載。如果負(fù)載電容比較大,驅(qū)動電路要把電容充電、放電,才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅(qū)動的電流就會吸收很大的電源電流,由于電路中的電感,電阻(特別是芯片管腳上的電感,會產(chǎn)生反彈),這種電流相對于正常情況來說實際上就是一種噪聲,會影響前級的正常工作。這就是耦合。
去耦電容就是起到一個電池的作用,滿足驅(qū)動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當(dāng)于電池,避免由于電流的突變而使電壓下降,相當(dāng)于濾紋波。具體容值可以根據(jù)電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大,對更高頻率的噪聲,基本無效。旁路電容就是針對高頻來的,也就是利用了電容的頻率阻抗特性。
電容一般都可以看成一個RLC串聯(lián)模型。在某個頻率,會發(fā)生諧振,此時電容的阻抗就等于其ESR。如果看電容的頻率阻抗曲線圖,就會發(fā)現(xiàn)一般都是一個V形的曲線。具體曲線與電容的介質(zhì)有關(guān),所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質(zhì),一個比較保險的方法就是多并幾個電容。
二、去耦電容的有效使用方法
去耦電容的有效使用方法之一是用多個(而非1個)電容進行去耦。使用多個電容時,使用相同容值的電容時和交織使用不同容值的電容時,效果是不同的。
?使用多個容值相同的電容時
右圖是使用1個22μF的電容時(藍(lán)色)、增加1個變?yōu)?個時(紅色)、再增加1個變?yōu)?個(紫色)時的頻率特性。
如圖所示,當(dāng)增加容值相同的電容后,阻抗在整個頻率范圍均向低的方向轉(zhuǎn)變,也就是說阻抗越來越低。
這一點可通過思考并聯(lián)連接容值相同的電容時,到諧振點的容性特性、取決于ESR(等效串聯(lián)電阻)的諧振點阻抗、諧振點以后的ESL(等效串聯(lián)電感)影響的感性特性來理解。
并聯(lián)的電容容值是相加的,所以3個電容為66μF,容性區(qū)域的阻抗下降。
諧振點的阻抗是3個電容的ESR并聯(lián),因此為
假設(shè)這些電容的ESR全部相同,則ESR減少至1/3,阻抗也下降。
諧振點以后的感性區(qū)域的ESL也是并聯(lián),因此為
假設(shè)3個電容的ESL全部相同,則ESL減少至1/3,阻抗也下降。
由此可知,通過使用多個相同容值的電容,可在整個頻率范圍降低阻抗,因此可進一步降低噪聲。
?使用多個容值不同的電容時
這些曲線是在22μF的電容基礎(chǔ)上并聯(lián)增加0.1μF、以及0.01μF的電容后的頻率特性。
通過增加容值更小的電容,可降低高頻段的阻抗。相對于一個22μF電容的頻率特性來說,0.1μF和0.01μF的特性是合成后的特性(紅色虛線)。
這里必須注意的是,有些頻率點產(chǎn)生反諧振,阻抗反而增高,EMI惡化。反諧振發(fā)生于容性特性和感性特性的交叉點。
所增加電容的電容量,一般需要根據(jù)目標(biāo)降噪頻率進行選型。
另外,在這里給出的頻率特性波形圖是理想的波形圖,并未考慮PCB板的布局布線等引起的寄生分量。在實際的噪聲對策中,需要考慮寄生分量的影響。
以上便是小編此次想要和大家共同分享的有關(guān)去耦電容的內(nèi)容,如果你對本文內(nèi)容感到滿意,不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站喲。最后,十分感謝大家的閱讀,have a nice day!