電容的用處其實就是“讓交流通過，不讓直流通過。”所以電容可以分離交流信號和直流信號。所以當高頻信號是干擾時可以用電容將干擾濾掉。要知道電容的選材原則，首先要知道電容的濾波原理：在高頻場合或對于高頻信號電容等效于一個LCR電路（并聯等效可以忽略），當頻率達到LCR諧振頻率時電容的阻抗最小，該頻率的信號最容易通過電容。但是當電路頻率高于電容的自諧振頻率后，頻率越高電容顯感性阻抗越來越高，使旁路作用大大下降。自諧振頻率受電容值的大小和等效電感的大小決定。電容越大自諧振頻率越，等效電感越大自諧振頻率越低。自諧振公式如下：
一般0.1uF的表面貼電容的等效電感有3nH。那么，它的自諧振頻率為：
也就是說9.2MHz的干擾將很容易通過這個0.1uF的電容被濾掉。 一般可以認為ESL為15nH/in。例如0603封裝的就是長0.6in、寬0.3in、ESL=9 nH。下表為通常情況下容值對應的濾波頻率（自諧振頻率）。
一、濾波電容作用（旁路或去耦，至少在擺放位置上這兩者是一樣的）： 網上參考：通常采用旁路電容來解決穩壓器無法適應系統中高速器件引起的負載變化，以確保電源輸出的穩定性及良好的瞬態響應。旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩壓器的輸出均勻化，降低負載需求。就像小型可充電電池一樣，旁路電容能夠被充電，并向器件進行放電。為盡量減少阻抗，旁路電容要盡量靠近負載器件的供電電源管腳和地管腳。這能夠很好地防止輸入值過大而導致的地電位抬高和噪聲。地彈是地連接處在通過大電流毛刺時的電壓降。應該明白，大容量和小容量的旁路電容都可能是必需的，有的甚至是多個陶瓷電容和鉭電容。這樣的組合能夠解決上述負載電流或許為階梯變化所帶來的問題，而且還能提供足夠的去耦以抑制電壓和電流毛刺。在負載變化非常劇烈的情況下，則需要三個或更多不同容量的電容，以保證在穩壓器穩壓前提供足夠的電流。快速的瞬態過程由高頻小容量電容來抑制，中速的瞬態過程由低頻大容量來抑制，剩下則交給穩壓器完成了。其次，旁路電容并聯可以減少整體的ESR，這樣不僅能讓干擾接地的阻抗更小，還能分散每個電容的功耗，延長電容的使用壽命。 個人認為：濾波電容就是要在任何情況下，保證供給給器件的電源或信號質量可以被接受。具體有一下幾點。1、負載突然增大電流的需求時，短時間內供給負載電流，保證輸入端電壓沒有大的下降（相當于濾除低頻信號）。2、在干擾（高頻）進入負載前將其濾除。 電容重要參數作用。 1、ESR：通常越小越好（除非為了減小并聯諧振的影響）。干擾電流經過ESR，ESR越小在ESR兩端產生的紋波電壓越小，即抑制紋波的能力越強。ESR收電容類型影響較大具體見下面選材原則。 2、ESL：永遠越小越好。越小自諧振頻率越高，濾高頻能力越強。實際設計時，選取的電容如果ESL較大會影響設計效果，使原設計中電容濾除的頻率變低。ESL有三方面決定：1、封裝。表面貼比插針式的小，封裝越小ESL越小。2、引線長度。旁路時要與IC放得盡可能近，越近ESL越小，引線越粗越短ESL越小。如圖。 旁路電容的放置要盡量靠近IC，而且要用粗點的走線。例如：
(a) 圖中b的放置和走線是最好的。 過孔與旁路電容的放置要點。如下：
(b) a和b是可以接受的。過孔不能放在旁路電容前面，兩個旁路電容不能連到一個孔上。3、電容內的等效電感，實際中不能控制，只有選材時看datasheet。 3、容值C：越大則濾波頻率越低，但存儲的能量越多，越高則濾波的頻率越高，雖然能更快速提供存儲的能量，但是所存的能量更小。 例一、例如下圖:
VCC5給BUCK電路供電，MOS管在開啟關閉時會有過沖現象。
因而需要在VCC5輸入端有并聯旁路電容。其中，小容值（small ceramic capacitor：C13、C14、C15）電容起到去除高頻分量的作用（相當于濾除高頻小幅值的紋波），大電容（input bulk capacitor：CE26、CE27）用于Q4導通時瞬間的電流需求，保證5V沒有過大的衰減（相當于濾除低頻大幅值的紋波）。此處，取材原則如下： 1、選取大電容（input bulk capacitor：CE26、CE27）時參考如下 封裝類型：
對于大電容（input bulk capacitor：CE26、CE27）上句說明最好不要用插針式的電容，應該使用表面貼式的電容，表面貼的ESL較插針式的要小，自諧振頻率更高，對交流干擾濾波能力就更強（盡管所率頻率較低，ESL永遠是小越好。 電容類型:
通過比較，選取表面貼式poscap電容，主要考慮EC4板子的大小限制了器件的大小，要在小區域完成高性能旁路作用，所以選poscap電容。其他參數的原因見下。 額定電壓:
此處要求的是可靠性，所以主要選取條件是額定電壓和能承受的最大紋波電流。一般選取電容的額定電壓是實際應用的1.5倍以上，此處選取的10TPB220M額定電壓是10V為5V的兩倍滿足要求。 最大承受紋波電流：最大承受紋波電流一般為電容濾波線上直流電流的1/2。此處，1.05V的電流是18A，功率約為18.9W。以BUCK的轉化效率推斷5V大概需要5A以內的電流。所以此處的10TPB220M電容的最大承受紋波電流是3000mA，滿足要求。 等效串聯電阻ESR：
ESR小可以帶來兩點好處：1、提高電容對瞬態事件的反應能力，使電容能及時提供電流給系統。此處，對這點要求較高，所以選取的電容ESR只有40毫歐姆。2、增強減小紋波電壓的能力。ESR越小紋波電流經過電容產生的紋波電壓就越小。 高頻特性Poscap電容的高頻特性很好，容值隨頻率升高減少緩慢，特別是在100～5000kHz范圍內，其ESR及阻抗都相當低(小于0.1Ω)，可減小損耗，并且能很好地減小紋波電壓。 溫度特性:
其次，poscap電容的溫度特性很好是X6R，10TPB220M在溫度從-55℃到105℃變化范圍內，其ESR值及阻抗值基本不變。
體積小適合回流焊：10TPB220M 大小為7.3mm*4.3mm，如果用鋁電解電容則體積太大，且數量要求更多。適合回流焊。 電容的容值：參考公式：
擺放位置：從公司實際的板子上看，只要是起濾波作用的（旁路、去耦）都一定放在電源入IC的端口附近。即使是圖中CE28、CE29這樣的大整流電容（相當于濾低頻）也不是放在開關電源的輸出端，而是放在IC的電源輸入端。 2、小容值電容（small ceramic capacitor：C13、C14、C15）選取參考如下： 小容值電容主要是高頻小幅值濾波，因此主要考慮它們的濾波頻帶寬度和濾波能力。
上圖是同一容值的不同封裝的阻抗曲線，封裝越大ESL越大，自諧振頻率越小。
上圖是不同容值相同封裝的阻抗曲線，當ESL一定（概率上）時，電容值越小自諧振頻率越高，濾高頻效果越好。
上圖是較理想的阻抗曲線，每一個容值的電容封裝都做到最小，這樣每個電容都能發揮全部的濾波能力。所以濾波可以選取不同的容值，盡量小的封裝的電容。 其次，很重要的一點是，不同容值的電容并聯可能會引起并聯諧振。例如。
對在兩個電容自諧振頻率之間的信號來說，一個電容顯感性，一個電容顯容性，則會在某個頻率上發生并聯諧振，使阻抗變得很大。但是當需要在一個較寬的范圍頻帶上濾波的話則必須要不同容值的電容，避免或減小并聯諧振的方法是：
增大ESR、減小ESL和使用多量不同容值的電容。實際中，由于板子的大小限制不可能放很多數量的電容，因此可以盡量選取不同容值的電容。其次，實際中，不能增加ESR那樣會增大紋波，所以只能選擇小ESL的電容。
上圖是相同數量，兩種容值和三種容值的阻抗曲線。 電容類型：現在小封裝的MLCC是高頻濾波的首選，表貼陶瓷電容或者表面貼多層陶瓷電容（MLCC）具有更小的 ESR和更小的ESL。所以此處選擇表面貼的片狀陶瓷電容可以獲得最好的高頻濾波效果。 電容數量：此處是DC/DC，屬于低頻大電流場合。高頻或中高頻干擾幅值應該不是很強，所以用了一個0.1uF和兩個10uF的電容就可以了。如果實際調試中，發現高頻濾波效果不理想可以在加幾個0.01uF電容。 封裝類型：濾波電容的引腳會產生等效電感，降低自諧振頻率，影響高頻濾波效果，所以應該使用表面貼式的電容。 額定電壓：一般選取電容的額定電壓是實際應用的1.5倍以上，此處選取的CRM31C有25V的額定電壓，CRM155有16V的額定電壓，均滿足要求。 體積小適合回流焊：CRM155大小為1mm*0.5mm；CRM31C大小為3.2mm*1.6mm。
適合回流焊。 高頻等效阻抗特性:優良的高頻特性。
CRM31C、CRM15的高頻等效阻抗很小，很適合濾除高頻干擾。 電容的容值：由于5V的之前有大量去耦電容的濾波，此處的高頻干擾幅值不會很大所以用一個0.1uF、兩個10uF的電容可以在較寬的頻帶上濾除幅值較低的干擾。 例二、
放大：
VCC1_05_FSB進入CPU前先進行一個220uF和6個0.1uF的旁路濾波。 1、選取大電容（input bulk capacitor：CE25）時參考如下 在designguide上說此處的bulk電容可以選用sanyo的2R5TPE220MF或者ESR和最大紋波等效電流這兩個指標符合要求的電容也可以。
實際中，選用了性能更好的2R5TPE220M9。
它的ESR更小和最大承受紋波電流更高。這樣系統的性能將更穩定。 其他參數見上一例。 二、小容值電容（small ceramic capacitor：C567~C572）選取原則如下： 根據designguide如下
電容類型：高頻濾波時，小容量電容0.1μF 量級就能很好滿足要求。表貼陶瓷電容或者多層陶瓷電容（MLCC）具有更小的 ESR。所以此處選擇表面貼的片狀陶瓷電容。 電容數量：此處，高頻干擾幅值較大，所以用了六個0.1uF電容。多個電容并聯可以減少整體的ESR，這樣不僅能讓干擾接地的阻抗更小，還能分散每個電容的功耗，延長電容的使用壽命。 其他參數見上一例。 濾波電容選取的總結：1、先看IC的datasheet和designguide里面會告訴我們該IC允許的紋波參數（盡管我們可以選取高價電容或大量電容把紋波抑制到遠遠優于datasheet和designguide的指標，但那樣不見得在投入產出上達到平衡） 以及參考電路或推薦電容。2、如果datasheet和designguide中沒有明確指定電容的用法，可以分別根據濾高頻和低頻兩個方面去注意電容選取使用的原則，實際中可以用示波器查看紋波是否滿足要求。3、如果實際中發現紋波波動太大，可以根據噪聲的頻率等參數和本文的介紹對電容進行優化使用。4、本人認為儲能電容就是濾低頻的電容，因為儲能電容的作用為芯片提供所需的電流，將電流的變換局限在小范圍內，如果把這種電流的需求看成是一種噪聲的話，那么儲能電容就是在起到一個濾低頻的作用，無非低頻的分量有時很大，需要電容有較大的容值可以儲存或釋放較大的電流。 二、耦合電容的作用：讓高頻數據（有價值的信號）通過電容，把直流信號（無價值的信號）隔離，這樣可以減小直流信號的干擾。保證高頻信號的質量。 例如：
上圖是RTL8111C和南橋的PCI-E上的耦合電容差分信號。差分信號除了要等長等間距的原則外，如果是高速信號一般還要加上耦合電容，經過實驗發現不加耦合電容，會發生IP獲取時間延長或找不到IP的情況。 耦合電容的選取原則：1、電容的精度要高，一般要選10%的，在RTL8111C和南橋的PCI-E上的耦合電容，選取80%~-20%的電容時就會出現傳輸錯誤，找不到IP。2、溫度穩定性要高至少要選取X7R的。3、容值一般選取0.1uF的，在RTL8111C和南橋的PCI-E上的耦合電容，選取0.01uF電容時就會出現找不到RTL8111C的問題。耦合電容只要有濾除直流的功能就行了，所以不宜選的太小，除非考慮傳輸時有連續“0”或“1”的情況，但這在工控機上很少見，可以忽略。 三、晶振調諧電容（load capacitor）的作用：僅調節晶振的頻率。 晶振的等效圖如下。
實際應用中，如圖所示。
等效圖。
其中，R1是給G1提供反饋，幫助晶振起振的，一般做在IC內，如果沒有也可以與晶振并聯在片外，一般選個大電阻例如10M歐姆。圖中，晶振和諧振電容組成的電路發生并聯諧振。所以可以得到如下公式。
設
式中我們可以控制的只有
四、RC電容的作用：1、以延長電平上升或下降的時間為代價，消除噪聲對系統穩定性的影響。2、或者起到延遲信號相位的作用。 其中R的作用是限制C充電或放電的電流，相當于調節C兩端電壓變化快慢的閥門。 例如1：
圖中R128、C108就是一個RC電路。C108兩端的電壓不能瞬間變換，除非有大的電流，通過R128來限制C108充放的電流強度。從而使Q26基極電壓在上升或下降時，顯單調變化使得RI-這個重要的喚醒信號質量得到保證。 此處電容的選取原則是：1、絕對參數要滿足要求。2、當系統處于S5狀態時，COM1_RI_CN-由COM口拉高，使PM_RI-變有效。不知道COM1_RI_CN-拉高的時間，這里時間常數為0.2ms。以5倍時間常數的習慣，看COM1_RI_CN-拉高的時間可能大于1s。個人認為時間常數不要去太大。3、容值精度對消除噪聲的影響不大，但有關于喚醒、復位等關鍵信號必須小心處理，所以選材質量要有保證，此處選擇10%的電容。4、同樣溫度穩定性選取X7R，才能保證關鍵部位的正常。 例如2：
C7、R3就是一個RC去噪電路。時間常數是1ms，一般手按鍵的時間最快也要20ms。時間常數的5倍安全時間遠小于20ms，所以這個RC既能去噪又能不影響按鍵開機的成功率。選取原則同上。 例如3：
圖中C8、R5組成一個RC濾波電路，原理同上。圖中看門狗的復位信號其實也是通過Q2做了一個隔離。但是三級管的隔離效果要遠小于RC，三極管的隔離原理是把開關信號由低變高時，在開啟電壓以下的波動濾除。或這把開關信號由高變低時，在開啟電壓以上的波動濾除。而像按鍵時產生的抖動是“0”、“1”間的波動，對此三極管隔離就不夠了。 例如4：
在北橋和DVI傳輸芯片的控制信號通過SMBUS完成。但可能965的芯片控制DATA線的速度太快，導致了DVI傳輸芯片無法識別總線的數據。于是在DATA線上加一個56pf電容，這個問題就解決了。原理是電容延緩了DATA線上數據的改變，延長了數據的hold時間。此處電容選擇的原則：1、滿足極限條件。2、容值一定要高精度，因為容值決定延遲時間，而延遲時間是解決問題的關鍵。3、溫度穩定性一定要好，一般選NPO的。4容值的選擇可以做實驗或參考AN。 以下是不加電容和加電容波形圖的比對。
沒加電容DATA和CLK幾乎同時變化。
編輯完畢，請樓主審查！ |
| 我的圖片怎么都顯示不了呢? |
|
支持原創~~~ 點添加附件,選中圖片后插入就能顯示了 |
| 謝謝樓主,這段時間正在學allegro!學習了 |
| 圖片呢？ |
| 支持樓主原創，建議在文本編輯器里統一一下字體字號再編輯一下，這樣太亂了 |
恩。編輯好了就加精。。給你點動力。 |
| 還沒編輯好呀？ |
| 最近比較忙沒顧得上來這兒，我今天又發了個之二，如何接到這個之一下面呀？ |
| 已經合并，若有疏漏請見諒 |
| 不對呀？丟掉了，我的之二的內容哪兒去了呢？ |
| 不錯，正找呢。 |
| 發了這么多貼俺怎么還是貧農啊 |
|
Anqi160(UID: 3047) -------------------------------------------------------------------------------- 用戶組: 貧農 帖子: 28 篇(占全部帖子的 0.18%) 平均每日發帖: 1.39 篇 精華: 1 篇 -------------------------------------------------------------------------------- 積分: 160 積分: 160 -------------------------------------------------------------------------------- 信用評價 (查看詳細的信用記錄) 買家信用評價: 賣家信用評價: |
|
riverpeak(UID: 189) -------------------------------------------------------------------------------- 用戶組: 版主 管理以下版塊: 灌水菜園, 站務發展 帖子: 624 篇(占全部帖子的 4.12%) 平均每日發帖: 6.85 篇 精華: 2 篇 -------------------------------------------------------------------------------- 積分: 859 積分: 859 -------------------------------------------------------------------------------- 信用評價 (查看詳細的信用記錄) 買家信用評價: 0 賣家信用評價: 0 |
| 哎，這就是差距呀，努力。。。。 |
| 樓主怎么不繼續發表精華貼了 |
| 所以還是貧農 |
| 好東西 |
| 好啊，謝謝樓主 |
