電容選型,電感磁珠的隔離

1、電容參數(shù)x5r，x7r，y5v，cog等代表什么意思呢？這個(gè)是按美國電工協(xié)會(huì)（eia）標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)不同介質(zhì)材料而分類。這類參數(shù)描述了電容采用的電介質(zhì)材料類別，溫度特性以及誤差等參數(shù)，不同的值也對(duì)應(yīng)著一定的電容容量的范圍。具體來說，就是：cog電容參數(shù)為-55+125度時(shí)電容容量變化率為+/-30ppm/度，精度為+/-5%x7r常用于容量為3300pf0.33uf的電容，這類電容適用于濾波，耦合等場(chǎng)合，電介質(zhì)常數(shù)比較大，溫度變化范圍-55+125， 電容容量的變化為15%；精度為10%y5p與y5v常用于容量為150pf2nf的電容，溫度范圍比較寬，隨著溫度變化，電容容量變化范圍-22%/+82

2、%，電容變化率為+30%-80%，精度為+80%/-20%.對(duì)于其他的編碼與溫度特性的關(guān)系，大家可以參考表4-1。例如，x5r的意思就是該電容的正常工作溫度為-55c+85c，對(duì)應(yīng)的電容容量變化為15%。表4-1 電容的溫度與容量誤差編碼低溫高溫容量變化x: -55 c4: +65 ca: 1.0%y: -30 c5: +85 cb: 1.5%z: +10 c6: +105 cc: 2.2%7: +125 cd: 3.3%8: +150 ce: 4.7%9: +200 c待添加的隱藏文字內(nèi)容1f: 7.5%p: 10%r: 15%s: 22%t: +22% -33%u: +22% -56%v:

3、 +22% -82%數(shù)字電源與模擬電源的隔離問題高頻的情況是用磁珠相連，低頻的時(shí)候也可以通過電感電阻相連，模擬地和數(shù)字地最終都是連到電源地那里的 數(shù)字地與數(shù)字地接一起,模擬地與模擬地接一起. 最后數(shù)字地與模擬地通過一個(gè)磁珠或o歐電阻接到一起在這里，對(duì)于用電感還是磁珠，關(guān)鍵在于干擾的頻率高低，如果干擾在高頻范圍，則用磁珠比較好，如果在低頻則磁珠就無能為力了。一般磁珠對(duì)500mhz干擾的濾波效果最好。因此在這里建議用電感。模擬電路涉及弱小信號(hào)，但是數(shù)字電路門限電平較高，對(duì)電源的要求就比模擬電路低 些。既有數(shù)字電路又有模擬電路的系統(tǒng)中，數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲會(huì)影響模擬電路，使模擬電 路的小信號(hào)指標(biāo)變差，

4、克服的辦法是分開模擬地和數(shù)字地。 對(duì)于低頻模擬電路，除了加粗和縮短地線之外，電路各部分采用一點(diǎn)接地是抑制 地線干擾的最佳選擇，主要可以防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。 而對(duì)于高頻電路和數(shù)字電路，由于這時(shí)地線的電感效應(yīng)影響會(huì)更大，一點(diǎn)接地會(huì)導(dǎo)致 實(shí)際地線加長而帶來不利影響，這時(shí)應(yīng)采取分開接地和一點(diǎn)接地相結(jié)合的方式。 另外對(duì)于高頻電路還要考慮如何抑制高頻輻射噪聲，方法是：盡量加粗地線，以 降低噪聲對(duì)地阻抗；滿接地，即除傳輸信號(hào)的印制線以外，其他部分全作為地線。不要有無 用的大面積銅箔。 地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路，以防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲，但環(huán)路所包圍面積不可過大，以免儀器 處于強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)，產(chǎn)生

5、感應(yīng)電流。但如果只是低頻電路，則應(yīng)避免地線環(huán)路。數(shù)字電源和模 擬電源最好隔離，地線分開布置，如果有 a/d，則只在此處單點(diǎn)共地。 低頻中沒有多 大影響，但建議模擬和數(shù)字一點(diǎn)接地。高頻時(shí)，可通過磁珠把模擬和數(shù)字地一點(diǎn)共地。 如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥，理由 如上有四種方法解決此問題1、用磁珠連接；2、用電容連接；3、用電感連接；4、用 0 歐姆電阻連接。 磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器，只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用 時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無法預(yù)知的情況，磁珠不 合。 電容隔直通交，造成浮地。電感體積大，雜散參數(shù)多

6、，不穩(wěn)定。0 歐電阻相當(dāng)于很窄 的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用 (0 歐電阻也有阻抗)，這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。 模擬地和數(shù)字地的認(rèn)識(shí) 在電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，為了少走彎路和節(jié)省時(shí)間，應(yīng)充分考慮并滿足抗干擾性 的要求，避免 在 設(shè)計(jì)完成后再去進(jìn)行抗干擾的補(bǔ)救措施。形成干擾的基本要素有三個(gè)： （1）干擾源，指產(chǎn)生干擾的元件、設(shè)備或信號(hào)，用數(shù)學(xué)語言描述如下：du/dt， di/dt 大 的地 方就是干擾源。如：雷電、繼電器、可控硅、電機(jī)、高頻時(shí)鐘等都可 能成為干擾源。 （2）傳播路徑，指干擾從干擾源傳播到敏感器件的通路或媒介。典型的干擾傳 播路徑 是通過 導(dǎo)線的傳

7、導(dǎo)和空間的輻射。 （3）敏感器件，指容易被干擾的對(duì)象。如：a/d、d/a 變換器，單片機(jī)，數(shù)字 ic， 弱 信號(hào)放大 器等。 抗干擾設(shè)計(jì)的基本原則是：抑制干擾源，切斷干擾傳播路徑，提高敏感器件的 抗干擾性 能。 （類似于傳染病的預(yù)防） 1 抑制干擾源 抑制干擾源就是盡可能的減小干擾源的 du/dt，di/dt。這是抗干擾設(shè)計(jì)中最優(yōu) 先考慮和最 重要 的原則，常常會(huì)起到事半功倍的效果。 減小干擾源的 du/dt 主要是通過在干擾源兩端并 聯(lián)電容 來實(shí)現(xiàn)。減小干擾源的 di/dt 則是在干擾源回路串聯(lián)電感或電阻以及增加續(xù)流二極管來實(shí) 現(xiàn)。 抑制干擾源的常用措施如下： （1）繼電器線圈增加續(xù)流二極管

8、，消除斷開線圈時(shí)產(chǎn)生的反電動(dòng)勢(shì)干擾。僅加 續(xù)流二 極管會(huì) 使繼電器的斷開時(shí)間滯后，增加穩(wěn)壓二極管后繼電器在單位時(shí)間內(nèi)可動(dòng)作更多的次數(shù)。 （2）在繼電器接點(diǎn)兩端并接火花抑制電路（一般是 rc 串聯(lián)電路，電阻一般選幾 k 到 幾十 k，電 容選 0.01uf） ，減小電火花影響。 （3）給電機(jī)加濾波電路，注意電容、電感引線要盡量短。 （4）電路板上每個(gè) ic 要并接一個(gè) 0.01?f0.1?f 高頻電容，以減小 ic 對(duì)電源的 影響。 注意 高頻電容的布線，連線應(yīng)靠近電源端并盡量粗短，否則，等于增大了電 容的等效串聯(lián) 電 阻，會(huì)影響濾波效果。 （5）布線時(shí)避免 90 度折線，減少高頻噪聲發(fā)射。 （

9、6）可控硅兩端并接 rc 抑制電路，減小可控硅產(chǎn)生的噪聲（這個(gè)噪聲嚴(yán)重時(shí)可能 會(huì) 把可控硅擊穿的） 。 按干擾的傳播路徑可分為傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩類。 所謂傳導(dǎo)干擾是指通過導(dǎo)線傳播到 敏感器件的干擾。高頻干擾噪聲和 有用信號(hào)的頻帶不同，可以通過在導(dǎo)線上增加濾波器的 方法切斷高頻干擾 噪聲的傳播，有時(shí)也可加隔離光耦來解決。電 源噪聲的危害最大， 要特別注意處理。 所謂輻射干擾是指通過空間輻射傳播到敏感器 件的干 擾。 一般的解決方法是增加干擾源與敏感器件的距離， 用地線把它們隔離和在敏感 器件上加蔽 罩。 2 切斷干擾傳播路徑的常用措施如下： （1）充分考慮電源對(duì)單片機(jī)的影響。電源做得好，整個(gè)電

10、路的抗干擾就解決了一大半。 許多單 片機(jī)對(duì)電源噪聲很敏感, 要給單片機(jī)電源加濾波電路或穩(wěn)壓器， 以減小電源噪聲對(duì)單片 機(jī) 的干擾。比如，可以利用磁珠和電容組成 形濾波電路，當(dāng)然條件要求不高時(shí)也可用 100 電阻代替磁珠。 （2） 如果單片機(jī)的 i/o 口用來控制電機(jī)等噪聲器件， i/o 口與噪聲源之間應(yīng)加隔離 在 （增 加 形濾波電路） 控制電機(jī)等噪聲器件，在 i/o 口與噪聲源之間應(yīng)加隔離（增加 形濾波 。 電路） 。 （3）注意晶振布線。晶振與單片機(jī)引腳盡量靠近，用地線把時(shí)鐘區(qū)隔離起來，晶振外殼 接地并固定。此措施可解決許多疑難問題。 （4）電路板合理分區(qū)，如強(qiáng)、弱信號(hào)，數(shù)字、模擬信號(hào)。盡

11、可能把干擾源 （如電機(jī)， 繼電器）與敏感元件（如單片機(jī)）遠(yuǎn)離。 （5）用地線把數(shù)字區(qū)與模擬區(qū)隔離，數(shù)字地與模擬地要分離，最后在一點(diǎn)接于電源地。 a/d、d/a 芯片布線也以此為原則，廠家分配 a/d、d/a 芯片 引腳排列時(shí)已考慮此要求。 （6）單片機(jī)和大功率器件的地線要單獨(dú)接地，以減小相互干擾。 大功率器件盡可能放 在電路板邊緣。 （7）在單片機(jī) i/o 口，電源線，電路板連接線等關(guān)鍵地方使用抗干擾元件 如磁珠、磁 環(huán)、電源濾波器，屏蔽罩，可顯著提高電路的抗干擾性能。 3 提高敏感器件的抗干擾性能 提高敏感器件的抗干擾性能是指從敏感器件這邊考慮盡量減少對(duì)干擾噪聲 的拾取， 以及 從不正常狀態(tài)

12、盡快恢復(fù)的方法。 提高敏感器件抗干擾性能的常用措施如下： （1）布線時(shí)盡量減少回路環(huán)的面積，以降低感應(yīng)噪聲。 （2）布線時(shí)，電源線和地線要盡量粗。除減小壓降外，更重要的是降低耦 合噪聲。 （3）對(duì)于單片機(jī)閑置的 i/o 口，不要懸空，要接地或接電源。其它 ic 的閑置 端在不改 變系統(tǒng) 邏輯的情況下接地或接電源。 （4）對(duì)單片機(jī)使用電源監(jiān)控及看門狗電路，如：imp809，imp706，imp813，x25043， x25045 等，可大幅度提高整個(gè)電路的抗干擾性能。 （5）在速度能滿足要求的前提下，盡量降低單片機(jī)的晶振和選用低速數(shù)字 電路。 （6）ic 器件盡量直接焊在電路板上，少用 ic 座

13、。 為了達(dá)到很好的抗干擾，于是我們常 看到 pcb 板上有地分割的布線方式。但是也不是所有的數(shù)字電路和模擬電路混合都一定要 進(jìn)行地平面分割。因?yàn)檫@樣分割是為了降低噪聲的干擾。 理論：在數(shù)字電路中一般的頻率會(huì)比模擬電路中的頻率要高，而且它們本身的信號(hào)會(huì)跟 地平面形成一個(gè)回流 （因?yàn)樵谛盘?hào)傳輸中， 銅線與銅線之間存在著各種各樣的電感和分布電 容），如果我們把地線混合在一起，那么這個(gè)回流就會(huì)在數(shù)字和模擬電路中相互串?dāng)_。而我 們分開就是讓它們只在自己本身內(nèi)部形成一個(gè)回流。 它們之間只用一個(gè)零歐電阻或是磁珠連 接起來就是因?yàn)樵瓉硭鼈兙褪峭粋€(gè)物理意義的地， 現(xiàn)在布線把它們分開了， 最后還應(yīng)該把 它們連接

14、起來。 如何分析它們是屬于數(shù)字部分呢還是模擬部分？這個(gè)問題常常是我們?cè)诰唧w畫 pcb 時(shí)得考 濾的。 我個(gè)人的看法是要判斷一個(gè)元件是屬于模擬的， 還是數(shù)字的關(guān)鍵是看與它相關(guān)的主要 芯片是數(shù)字的還是模擬的。比如：電源它可能給模擬電路供電，那它就是模擬部分的，如果 它是給單片機(jī)或是數(shù)據(jù)類芯片供電， 那它就是數(shù)字的。 當(dāng)它們是同一個(gè)電源時(shí)就需要用一個(gè) 橋的方法把一個(gè)電源從另一個(gè)部分引過來。最典形的就是 d/a 了，它應(yīng)該是一個(gè)一半是數(shù) 字，一半是模擬的芯片。我認(rèn)為如果能把數(shù)字輸入處理好后，剩下的就可以畫到模擬部分去 了。 模擬電路涉及弱小信號(hào)，但是數(shù)字電路門限電平較高，對(duì)電源的要求就比模擬電路低些。

15、既 有數(shù)字電路又有模擬電路的系統(tǒng)中， 數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲會(huì)影響模擬電路， 使模擬電路的小 信號(hào)指標(biāo)變差，克服的辦法是分開模擬地和數(shù)字地。 對(duì)于低頻模擬電路，除了加粗和 縮短地線之外，電路各部分采用一點(diǎn)接地是抑制地線干擾的最佳選擇，主要可以 防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。 而對(duì)于高頻電路和數(shù)字電路，由于這時(shí)地線的電感效應(yīng)影響會(huì)更大，一點(diǎn)接地會(huì) 導(dǎo)致實(shí)際地線加長而帶來不利影響， 這時(shí)應(yīng)采取分開接地和一點(diǎn)接地相結(jié)合的方 式。 另外對(duì)于高頻電路還要考慮如何抑制高頻輻射噪聲，方法是：盡量加粗 地線，以降低噪聲對(duì)地阻抗；滿接地，即除傳輸信號(hào)的印制線以外，其他部分全 作為地線。不要有無用的

16、大面積銅箔。 地線應(yīng)構(gòu)成環(huán)路，以防止產(chǎn)生高頻輻射噪聲，但環(huán)路所包圍面積不可過大，以免 儀器處于強(qiáng)磁場(chǎng)中時(shí)， 產(chǎn)生感應(yīng)電流。 但如果只是低頻電路， 則應(yīng)避免地線環(huán)路。 數(shù)字電源和模擬電源最好隔離，地線分開布置，如果有 a/d，則只在此處單點(diǎn)共 地。 低頻中沒有多大影響，但建議模擬和數(shù)字一點(diǎn)接地。高頻時(shí)，可通過磁珠把模擬 和數(shù)字地一點(diǎn)共地。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥，理由如上有四種 方法解決此問題1、用磁珠連接；2、用電容連接；3、用電感連接；4、用 0 歐姆電阻連 接。 磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器，只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用時(shí)需 要預(yù)先估計(jì)噪

17、點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無法預(yù)知的情況，磁珠不合。 電容隔直通交，造成浮地。電感體積大，雜散參數(shù)多，不穩(wěn)定。0 歐電阻相當(dāng)于很窄的電流 通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0 歐 電阻也有阻抗)，這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。 模擬地和數(shù)字地單點(diǎn)接地只要是地，最終都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是浮地，存在壓差， 容易積累電荷，造成靜電。地是參考 0 電位，所有電壓都是參考地得出的，地的標(biāo)準(zhǔn)要 一致，故各種地應(yīng)短接在一起。人們認(rèn)為大地能夠吸收所有電荷，始終維持穩(wěn)定，是最 終的地參考點(diǎn)。雖然有些板子沒有接大地，但發(fā)電廠是接大地的，板子上的電源最終還 是會(huì)返回發(fā)電廠入地。如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不 短接又不妥，理由如上有四種方法解決此問題：1、用磁珠連接；2、用電容連接；3、 用電感連接；4、用 0 歐姆電阻連接。磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器，只