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电容去耦原理分析(自己整理) 4 K# U/ j4 g: x
% a @* \7 M2 I/ b0 A; X+ ?一、去耦电容作用:去耦电容如同一个电池,满足驱动电路电流的变化,避免整个电路相互间的耦合干扰。) {# _) n" J. u- S4 l
原理分析:
: ]% N" ], \/ E( G$ r# T去耦电源一般并联在电源引脚附近,又称电源去耦电容。- y- D1 y. t: n9 _. G. t& ^
若不加去耦电容,当电路中有瞬间的能量损耗时,电源需要瞬间为电路提供大的电流,瞬间将电源电压拉低,使电源端产生较大的纹波;9 r, R6 s: g- ?' Q
加上电源去耦电容后,在电路瞬间需要从电源端口需要很多电流时,电容作为一个储能元件,可以将自身的电荷释放出来,供给电路使用,使电源自身不需要瞬间提供较大的电流,导致产生较大的纹波噪声。
0 G4 s6 u0 @) i; Q! ?' c问题:在去耦电容为电路提供电流的瞬间,可以把电容看成一个电源装置,然而对于自身而言,都有一定的容抗,根据欧姆定理:V=Z*I, 由于电容在高频时,容抗会变大,从而导致电源噪声增大,达不到减小纹波的作用。
% B8 e& f; G3 q/ ^# J) |那么如何让电容在作为电池供电时,其自身的感抗很小,不会影响电源纹波?5 ]1 I& G( N' T; [0 B% X
(1)使电容在充电瞬间,其自身处于谐振频率点(此时感抗值最小,值为寄生电阻的值)
3 d6 [: S* z7 ~(2)使用贴片陶瓷电容,封装尽量要小
- k8 r7 ~- p" ^(3)去耦电容尽可能靠近电源引脚% x; F2 O5 U( Y4 C
(4)取其10倍频谐振点电容
: S8 p/ G$ @' j( I7 c( M' ^6 r) X二、去耦电容为什么一般都用104 和106的容值) k0 v0 c' D7 u8 x) z
1nF电容的寄生电感值约为1nH,则1nF电容的谐振频率为:) |- j, d7 s% [
fc=1/(2π(LC)^0.5)=180Mhz
" b5 D) s9 V6 `* s/ O0 x则由此可推出100nf和10uf的谐振频率为:18MHZ、1.8MHZ
4 i3 l* W, j. n% l而对于一般的电路设计,其频带范围介于其中,因此选用该容值的电容,可以达到更好的去耦效果。: d( f% }- o- S. ^
# [3 C; Y: m6 N/ J. K {/ p( V用104 和106电容并在电源引脚处,可是在整个(1-20Mhz)频带范围内,阻抗都维持在较低的感抗。
, V- v! F/ B7 J( t' e但如果电路中有更高速的信号,需在电源引脚并联更小容值的电容,以达到高频去耦的目的。 |
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