今天去某知名外企面試,問(wèn)到了關(guān)于濾波電容時(shí),為什么濾高頻選擇小電容而濾低頻選擇大電容的問(wèn)題,面試官當(dāng)時(shí)說(shuō)從理論上講電容的阻抗為1/jwC,對(duì)于高頻信號(hào),明顯電容越大阻抗越小,這樣不是更有利于濾掉高頻信號(hào)嗎?由于以前沒(méi)有考慮過(guò)這個(gè)問(wèn)題,所以當(dāng)時(shí)也沒(méi)打上來(lái),今天在網(wǎng)上查了些資料,所以根據(jù)自己的理解總結(jié)下。
實(shí)際的電容由于存在電感效應(yīng)通常需要等效成一個(gè)電容、一個(gè)電感和一個(gè)電阻的串聯(lián)形式,如下圖所示:
電源濾波主要利用電容的隔直流、通交流的特性,干擾信號(hào)的頻率越靠近電容的自諧振頻率,干擾信號(hào)越容易被電容徹底過(guò)濾掉。大容值的電容通常具有較大的等效電感,因而其自諧振頻率較小,所以比較適合用于濾除低頻干擾噪聲;小容值的電容通常等效電感也較小,因此自諧振頻率較大,所以適合用于濾除高頻干擾噪聲。
獨(dú)石電容、紙介電容、電解電容、低頻瓷介(也稱為鐵電電容)、滌綸電容(一般是容量較大,體積較?。?,因介質(zhì)損耗大,不適用于高、中頻電路,可用于低頻、電源濾波等電路中;云母電容、聚苯乙烯電容、高頻瓷介、空氣介質(zhì)電容等(一般是容量較小,相對(duì)體積較大),介質(zhì)損耗小,適合在高頻、中頻電路中使用。
理論上電容越大阻抗越小,頻率越高越容易通過(guò)。理論是沒(méi)錯(cuò),(低頻通不過(guò)小電容)--不是絕對(duì)通不過(guò)只是阻抗較大不容易通過(guò)(高頻能不過(guò)大電容)理論上大電容高頻更容易通過(guò),只不過(guò)由于大電容制造工藝所限,一般都是卷制的,大電容本身分布電感比小電容要大得多,由于感抗與高頻阻抗成反比關(guān)系,所以就限制了高頻信號(hào)的通過(guò),一般電源濾波回路負(fù)責(zé)人的廠家會(huì)在大電容旁邊再裝個(gè)瓷片小電容濾除高頻干擾信號(hào)
電容有隔直取交的功能,當(dāng)高頻信號(hào)正半周到來(lái)時(shí)通過(guò)負(fù)載向電容的極板充電,當(dāng)電信號(hào)正半周過(guò)去,負(fù)半周到來(lái)時(shí)原極板上被充的正電荷通過(guò)負(fù)載釋放,負(fù)半周反向向電容另一端充電,負(fù)半周過(guò)去,正半周到來(lái),正半周重新向電容充電,周而復(fù)始,電路中就產(chǎn)生了電流,其實(shí),電流并沒(méi)通過(guò)電容器,這就是交流信號(hào)能通過(guò)電容器,直流通不過(guò)的原因。流過(guò)電容的頻率和電容的大小有關(guān),電容越小充電時(shí)間越短,能通過(guò)的頻率越高。
大容量的電容由于制造工藝限制存在比較大的電感,所以濾高頻波反而用小電容;濾低頻波用大電容主要是為了負(fù)載的電流足夠和紋波足夠小,如果不管這些,濾低頻波也可以用小電容。
電容值
? ? ?
? ? ? ? DIP (MHz) STM (MHz)
1.0μF 2.5 5
0.1μF 8 16
0.01μF 25 50
1000pF 80 160
100 pF 250 500
10 pF 800 1.6(GHz)
不過(guò)僅僅是參考而已,用老工程師的話說(shuō)——主要靠經(jīng)驗(yàn)。
更可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián),
一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級(jí)以上,以獲得更大的濾波頻段。
一般來(lái)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 * f )
電源濾波電容如何選取,掌握其精髓與方法,其實(shí)也不難。