電源模塊電容的選擇問題

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一般的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

2、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，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

3、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

4、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)1.0F 2.5 50.1F 8 160.01F 25 501000pF 80 160100 pF 250 50010 pF 800 1.6(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 *

5、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

6、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,當然獲取SFR值的途徑有兩個,1)器件Data sheet,如22pf0402電容的SFR值在2G左右, 2)通過網(wǎng)絡(luò)分析儀直接量測其自諧振頻率,想想如何量測?S21?知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個或兩個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

7、.仿真完后,那就是實際電路試驗,如調(diào)試手機接收靈敏度時, LNA的電源濾波是關(guān)鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個dB.濾波和去耦都是去除交流成分?？梢詮乃鼈兊淖饔脕韰^(qū)分。 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。濾波電容濾除的是大量的有規(guī)律的交流成分。 去耦電容用在電路中不需要交流的地方，用來消除自激，使電路穩(wěn)定工作。 去耦電容去除是少量的無規(guī)律的交流成分，如高頻干擾、高頻噪聲等。一般連接電源和地，而且是緊緊靠近電路的電源接入點，是用于濾除該部分電路因內(nèi)部器件頻繁開關(guān)對外部產(chǎn)生的傳導(dǎo)干擾；特別數(shù)字電路，幾乎所有的器件都處在高頻的時序電平切換

8、狀態(tài)，于是對電源的產(chǎn)生頻率很高的忽高忽低的電流需求，這樣電流就形成了傳導(dǎo)的脈沖干擾，對其他數(shù)字器件可能產(chǎn)生誤動作，嚴重影響電路的正常工作，所以一般的數(shù)字IC，在電源的引腳旁，一般都有個0.1uF的去耦電容。一方面是集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的去耦電容值是0.1F。這個電容的分布電感的典型值是5nH。0.1F的去耦電容有5nH的分布電感，它的并行共振頻率大約在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪聲有較好的去耦效果，對40MHz以上的噪聲幾乎不起作用。1F、10F的電容，并行共振頻率在20MHz上，去除高頻噪聲的效果要好一些。每10片左右集成電路要

9、加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10F左右。最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷起來的，這種卷起的結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F，即10MHz取0.1F，100MHz取0.01F。 可將混有高頻電流和低頻電流的交流信號中的高頻成分旁路濾掉的電容，稱做“旁路電容”。 例如當混有高頻和低頻的信號經(jīng)過放大器被放大時，要求通過某一級時只允許低頻信號輸入到下一級，而不需要高頻信號進入，則在該級的輸入端加一個適當大小的接地電容，使較高頻率的信號很容易通過此電容被旁路掉（這是因為電容對高頻阻抗?。?，而低頻信號由于電容對它

10、的阻抗較大而被輸送到下一級放大。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象，把前級攜帶的高頻雜波濾除，而去耦（decoupling，也稱退耦）電容是把輸出信號的干擾作為濾除對象。 旁路電容不是理論概念，而是一個經(jīng)常使用的實用方法，電子管或者晶體管是需要偏置的，就是決定工作點的直流供電條件。例如電子管的柵極相對于陰極往往要求加有負壓，為了在一個直流電源下工作，就在陰極對地串接一個電阻，利用板流形成陰極的對地正電位，而柵極直流接地，這種偏置技術(shù)叫做“自偏”，但是對（交流）信號而言，這同時又是一個負反饋，為了消除這個影響，就在這個電阻上并聯(lián)一個足夠大的

11、電容，這就叫旁路電容。 一般來說，容量為uf級的電容，象電解電容或鉭電容，他的電感較大，諧振頻率較小，對低頻信號通過較好，而對高頻信號，表現(xiàn)出較強的電感性，阻抗較大，同時，大電容還可以起到局部電荷池的作用，可以減少局部的干擾通過電源耦合出去；容量為0.0010.1uf的電容，一般為陶瓷電容或云母電容，電感小，諧振頻率高，對高頻信號的阻抗較小，可以為高頻干擾信號提供一條旁路，減少外界對該局部的耦合干擾 旁路是把前級或電源攜帶的高頻雜波或信號濾除；去藕是為保正輸出端的穩(wěn)定輸出（主要是針對器件的工作）而設(shè)的“小水塘”，在其他大電流工作時保證電源的波動范圍不會影響該電路的工作；補充

12、一點就是所謂的藕合：是在前后級間傳遞信號而不互相影響各級靜態(tài)工作點的元件 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。 從電路來說，總是存在驅(qū)動電源和被驅(qū)動的負載。如果負載電容比較大，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

13、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。 旁路電容實際也是去耦合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關(guān)噪聲提高一條低阻抗泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據(jù)諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據(jù)電路中分布參數(shù)，以及驅(qū)動電流的變化大小來確定。    一般設(shè)計的板子上IC 的每個電源管腳附近都會放置一個電容作去耦電容，以減小電源阻抗？那么此IC的某些高速信號是否會把此電容作為高頻電流的旁路電容呢？    請大俠詳細解釋一下旁路電容和去耦電容。我認為去耦電容和旁路電容沒有本質(zhì)的區(qū)別,電源系統(tǒng)的電容本來就有多種用途,從為去除電源的耦合噪聲干擾的角度看,我們可以把電容稱為去耦電容(Decoupling),如果從為高頻信號提供交流回路的角度考慮,我們可以稱為旁路電容(By-pass).而濾波電容則更多的