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(dāng)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?qū)τ诟哳l信號電容等效于一個LCR電路（并聯(lián)等效可以忽略），當(dāng)頻率達(dá)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(dāng)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(rèn)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(yīng)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(wǎng)上參考：通常采用旁路電容來解決穩(wěn)壓器無法適應(yīng)系統(tǒng)中高速器件引起的負(fù)載變化，以確保電源輸出的穩(wěn)定性及良好的瞬態(tài)響應(yīng)。旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩(wěn)壓器的輸出均勻化，降低負(fù)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(fù)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(dǎo)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(yīng)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(fù)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(fù)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(wěn)壓器穩(wěn)壓前提供足夠的電流。快速的瞬態(tài)過程由高頻小容量電容來抑制，中速的瞬態(tài)過程由低頻大容量來抑制，剩下則交給穩(wěn)壓器完成了。其次，旁路電容并聯(lián)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(rèn)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(zhì)量可以被接受。具體有一下幾點。1、負(fù)載突然增大電流的需求時，短時間內(nèi)供給負(fù)載電流，保證輸入端電壓沒有大的下降（相當(dāng)于濾除低頻信號）。2、在干擾（高頻）進入負(fù)載前將其濾除。 電容重要參數(shù)作用。 1、ESR：通常越小越好（除非為了減小并聯(lián)諧振的影響）。干擾電流經(jīng)過ESR，ESR越小在ESR兩端產(chǎn)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(yuǎn)越小越好。越小自諧振頻率越高，濾高頻能力越強。實際設(shè)計時，選取的電容如果ESL較大會影響設(shè)計效果，使原設(shè)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(nèi)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(guān)閉時會有過沖現(xiàn)象。
因而需要在VCC5輸入端有并聯(lián)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(dāng)于濾除高頻小幅值的紋波），大電容（input bulk capacitor：CE26、CE27）用于Q4導(dǎo)通時瞬間的電流需求，保證5V沒有過大的衰減（相當(dāng)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(yīng)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(yuǎn)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(qū)域完成高性能旁路作用，所以選poscap電容。其他參數(shù)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(yīng)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(zhuǎn)化效率推斷5V大概需要5A以內(nèi)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(lián)電阻ESR：
ESR小可以帶來兩點好處：1、提高電容對瞬態(tài)事件的反應(yīng)能力，使電容能及時提供電流給系統(tǒng)。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(jīng)過電容產(chǎn)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(nèi)，其ESR及阻抗都相當(dāng)?shù)?/font>(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(nèi)，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(shù)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(dāng)于濾低頻）也不是放在開關(guān)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(dāng)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(fā)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(lián)可能會引起并聯(lián)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(fā)生并聯(lián)諧振，使阻抗變得很大。但是當(dāng)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(lián)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(shù)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(shù)量，兩種容值和三種容值的阻抗曲線。 電容類型：現(xiàn)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(shù)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(yīng)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(diào)試中，發(fā)現(xiàn)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(chǎn)生等效電感，降低自諧振頻率，影響高頻濾波效果，所以應(yīng)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(yīng)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(yōu)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(biāo)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(tǒng)的性能將更穩(wěn)定。 其他參數(shù)見上一例。 二、小容值電容（small ceramic capacitor：C567~C572）選取原則如下： 根據(jù)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(shù)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(lián)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(shù)見上一例。 濾波電容選取的總結(jié)：1、先看IC的datasheet和designguide里面會告訴我們該IC允許的紋波參數(shù)（盡管我們可以選取高價電容或大量電容把紋波抑制到遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于datasheet和designguide的指標(biāo)，但那樣不見得在投入產(chǎn)出上達(dá)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(jù)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(fā)現(xiàn)紋波波動太大，可以根據(jù)噪聲的頻率等參數(shù)和本文的介紹對電容進行優(yōu)化使用。4、本人認(rèn)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(nèi)，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(shù)據(jù)（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(zhì)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(jīng)過實驗發(fā)現(xiàn)不加耦合電容，會發(fā)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(xiàn)傳輸錯誤，找不到IP。2、溫度穩(wěn)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(xiàn)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(xù)“0”或“1”的情況，但這在工控機上很少見，可以忽略。 三、晶振調(diào)諧電容（load capacitor）的作用：僅調(diào)節(jié)晶振的頻率。 晶振的等效圖如下。
實際應(yīng)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(nèi)，如果沒有也可以與晶振并聯(lián)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(fā)生并聯(lián)諧振。所以可以得到如下公式。
設(shè)
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(tǒng)穩(wěn)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(dāng)于調(diào)節(jié)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(diào)變化使得RI-這個重要的喚醒信號質(zhì)量得到保證。 此處電容的選取原則是：1、絕對參數(shù)要滿足要求。2、當(dāng)系統(tǒng)處于S5狀態(tài)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(shù)為0.2ms。以5倍時間常數(shù)的習(xí)慣，看COM1_RI_CN-拉高的時間可能大于1s。個人認(rèn)為時間常數(shù)不要去太大。3、容值精度對消除噪聲的影響不大，但有關(guān)于喚醒、復(fù)位等關(guān)鍵信號必須小心處理，所以選材質(zhì)量要有保證，此處選擇10%的電容。4、同樣溫度穩(wěn)定性選取X7R，才能保證關(guān)鍵部位的正常。 例如2：
C7、R3就是一個RC去噪電路。時間常數(shù)是1ms，一般手按鍵的時間最快也要20ms。時間常數(shù)的5倍安全時間遠(yuǎn)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(fù)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(yuǎn)小于RC，三極管的隔離原理是把開關(guān)信號由低變高時，在開啟電壓以下的波動濾除。或這把開關(guān)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(chǎn)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(dǎo)致了DVI傳輸芯片無法識別總線的數(shù)據(jù)。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(shù)據(jù)的改變，延長了數(shù)據(jù)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(guān)鍵。3、溫度穩(wěn)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！ |
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| 我的圖片怎么都顯示不了呢? |
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支持原創(chuàng)~~~ 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(xué)allegro!學(xué)習(xí)了 |
| 圖片呢？ |
| 支持樓主原創(chuàng)，建議在文本編輯器里統(tǒng)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(fā)了個之二，如何接到這個之一下面呀？ |
| 已經(jīng)合并，若有疏漏請見諒 |
| 不對呀？丟掉了，我的之二的內(nèi)容哪兒去了呢？ |
| 不錯，正找呢。 |
| 發(fā)了這么多貼俺怎么還是貧農(nóng)啊 |
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Anqi160(UID: 3047) -------------------------------------------------------------------------------- 用戶組: 貧農(nóng) 帖子: 28 篇(占全部帖子的 0.18%) 平均每日發(fā)帖: 1.39 篇 精華: 1 篇 -------------------------------------------------------------------------------- 積分: 160 積分: 160 -------------------------------------------------------------------------------- 信用評價 (查看詳細(xì)的信用記錄) 買家信用評價: 賣家信用評價: |
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riverpeak(UID: 189) -------------------------------------------------------------------------------- 用戶組: 版主 管理以下版塊: 灌水菜園, 站務(wù)發(fā)展 帖子: 624 篇(占全部帖子的 4.12%) 平均每日發(fā)帖: 6.85 篇 精華: 2 篇 -------------------------------------------------------------------------------- 積分: 859 積分: 859 -------------------------------------------------------------------------------- 信用評價 (查看詳細(xì)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(xù)發(fā)表精華貼了 |
| 所以還是貧農(nóng) |
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| 好啊，謝謝樓主 |
