究竟電容怎么運用才可以使電路更加完美？
關于電容話題，很多電源工程師工作中會遇到不同的問題。其實找到問題的根源，才能對癥下藥。下面給大家分享幾篇不錯的文章，供大家學習~
電源濾波為何采用一大一小兩個電容并聯？
在大部分的電源濾波電路中，濾波電容通常是一大一小兩個不同容值的電容并聯組成，那么原因在哪里呢？能否用一個電容代替呢？下面我們就來簡單探討一下這些問題。
在解決上面的問題之前，我們必須要了解一下電容的高頻等效模型。
隨著半導體工藝的發(fā)展，我們大家都“被高頻”或者“被高速”了，這使得按理想條件處理的器件，在實際使用中變得不再理想了。對于電容來說，在高頻的條件下，它就不僅僅再是一顆電容了，而是一個由電阻、電容和電感組成的復合體，如下圖所示，圖中的電阻為等效串聯電阻（ESR），電感為等效串聯電感（ESL）?？梢钥闯?，C與ESL、ESR恰好組成了一個RLC串聯諧振回路。
在這樣的情況下，這一回路的阻抗可以表示為：
易知該諧振回路的諧振頻率
這個頻率稱為該電容的自諧振頻率。
若信號頻率w<w0，此時電路的電抗小于0，電壓落后于電流，電路呈容性。
若信號頻率w>w0，此時電路的電抗大于0，電壓超前于電流，電路呈感性。
分析到這里，我們要清楚一點，上面所分析的電路是電容的高頻等效模型，也就是說，大家所看到的只是一顆電容。所以，現在我們就可以解釋文章開頭所提出的問題了……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5852.html
電容嘯叫原因分析
最近在過疊加交流實驗時，發(fā)現在實驗過程中可聽見輕微嘯叫的情況，根據聲音的發(fā)生地址大致可判斷接插件的接口處電容發(fā)出的嘯叫聲音。
如下為電容嘯叫位置：
電容為什么會發(fā)生嘯叫？
為了更好的理解電容嘯叫的本質，我們要先了解一種自然現象——壓電效應。壓電效應的學術定義是：在沒有對稱中心的晶體上施加壓力、張力和切向力時，則發(fā)生與應力成比例的介質極化，同時在晶體兩端面將出現正、負電荷，這一現象稱為正壓電效應。反之在晶體上施加電場而引起極化，則產生與電場強度成比例的變形或機械應力，這一現象稱為逆壓電效應。這兩種正、逆壓電效應統(tǒng)稱為壓電效應。顯然，我們討論的電容嘯叫屬于逆壓電效應的范疇。更通俗的來講，就是在外電場的作用下，陶瓷介質本身會發(fā)生伸縮形變，因此也稱為電致伸縮。
疊層陶瓷電容的介質材料主要有順電介質和鐵電介質兩大類。
順電介質：
順電介質又稱I類介質，主要有SrZrO3（鋯酸鍶）、MgTiO3（鈦酸鎂）等。順電介質電致伸縮產生的形變很小，在工作電壓下，不足以產生噪聲。所以，順電介質材料做的MLCC，如NPO 電容器，其工作時不會產生明顯嘯叫。但是此類介質難以制作大容值的電容。
鐵電介質：
鐵電介質又稱II 類介質，主要BaTiO3（鈦酸鋇）、BaSrTiO3（鈦酸鍶鋇）等。鐵電介質的電致伸縮特性強烈。因此，鐵電介質（II 類介質）做的MLCC，如X7R/X5R 等產品，在較大的交流電場強度作用下會產生明顯的嘯叫噪聲。
因為陶瓷的強介電性會引起壓電效應，疊層陶瓷電容在施加交流電之后，會在疊層方向（Z 軸）和電路板平行的方向（X 與Y 軸）發(fā)生伸縮形變。由于陶瓷電容焊接在電路板上，電容的形變會拉動電路板，從而導致電路板表面震動。如果震動頻率落在人耳可聽范圍內，就聽到了電容嘯叫現象。
避免紋波頻率落在20Hz~20KHz 之間。
電容選型方面要盡量選擇無噪聲或低噪聲的MLCC 電容，或者選用固態(tài)電容、鋁電解電容等不具有壓電效應的電容替代MLCC 電容。但這樣做的弊端在于舍棄了MLCC 輕薄的優(yōu)勢，因此在實際應用中需要考慮體積空間、可靠性和成本等問題。
電路板布局方面可以采用加厚電容底部保護層的方式，如下圖所示，由于保護層部分是沒有內電極的，這部分的陶瓷不會發(fā)生形變。當兩端的焊錫高度不超過底保護層厚度，這時電容電致伸縮產生的形變對PCB影響要小，因此可以有效改善電容嘯叫。
利用開槽來降低PCB 板的震動也是抑制電容嘯叫的一種辦法，開槽示意圖如下圖所示。這樣電容在電致伸縮時所帶動的PCB 部分被限制在兩個槽之間，減小震動區(qū)域，從而減小電容嘯叫的程度……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5802.html
AC耦合電容位置的影響
上期文章說到，電容焊盤對整個無緣通道的影響，仿真觀察了焊盤大小，焊盤參考層掏空尺寸，以及具體參考哪一層。
單從焊盤這一點來看，可以看到阻抗一般會比較小，但是對信號未必造成比較大的影響，可問題就在于，整個鏈路的阻抗不連續(xù)點不止這一處；
比如，信號BGA處的焊盤，扇出孔，都是阻抗不連續(xù)處，那么這個地方和電容的焊盤就會互相影響，我們來看S參數：
下面看一下TDR：
那么，此時對于信號的影響是什么樣的呢，來看一下對于5Gbps速率的信號：
當電容焊盤距離扇出孔間距為60mil，對應S11曲線中的藍色曲線，此時，在信號基頻，2.5GHz及其諧波受到第一個反射峰值的影響，反射在-10dB左右，不是很大，因此波形受到了一些影響，波形圖如下……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5608.html
千字深度理解：什么是電容的直流偏壓特性？
電容是電路中最常用的被動器件之一，他有頻率、偏壓等特性，很多同學不清楚偏壓特性究竟有什么影響？學校課本中也沒有重點介紹這個注意事項，很容易采坑，本節(jié)以實際電容為例，介紹電容偏壓特性的影響。
電容的偏壓特性也叫做偏置特性，也有的人把它叫做電容的直流電壓特性，它的意思是電容兩端如果加入直流電壓時，電容值會隨著直流電壓的上升而降低，下圖是電容：GRT155C81C105KE13的偏壓特性曲線圖，電容是1uF、封裝為0402電容，左圖中可以看到隨著直流電壓的上升電容的容量是逐漸減小的，當電容兩端電壓是4V時，1uF電容下降了33.6%，變成了1*(1-0.336)=0.664uF，那么怎么更直觀的理解這個參數的影響呢？實際電路設計應用中又如何規(guī)避偏壓影響呢？
我們以一階RC低通濾波電路為例，這樣介紹會更直觀，下圖第一行中一階RC低通濾波器電阻是1KΩ，電容是1uF，截止頻率Fc=1/(2*π*R*C)=160Hz，意思是輸入一個160Hz@1Vpp的正弦信號，輸出信號會衰減3dB，峰峰值變?yōu)?.7Vpp，頻率超過160Hz的信號會被衰減，而頻率低于160Hz的信號會通過，因此叫做低通濾波器。第二行中，還是用的相同的電容、相同的電路結構，只有輸入信號有區(qū)別，現在輸入信號疊加了4V的直流偏置，根據上面的偏壓曲線圖可以知道，電容的容值降低了33.6%，變成了0.664uF，因此截止頻率也變化成了241Hz，此時輸入241Hz@1Vpp的正弦信號，理論上輸出信號是241Hz@0.7Vpp。
相比于理論介紹，我知道大家都更喜歡實踐，接下來就實際接個電路測試下，測試電路和方法非常簡單，電路就是上圖中的電路，用的1K的電阻，電容用的是GRT155C81C105KE13，容值為1uF，分別做兩種試驗，兩種試驗都是在輸入端加載1Vpp的正弦信號，信號頻率從1Hz掃描到10KHz，采集輸出端的波形，畫出增益曲線（伯德圖），這個過程稱為掃頻，網絡分析儀就是這個原理，這兩種試驗唯一區(qū)別是，試驗1的信號是純交流信號，實驗二會疊加一個4V的直流。
下圖是試驗1的測試結果，根據1K電阻和1uF電容計算截止頻率理論上應該是160Hz。第一行是輸入的160Hz@1Vpp正弦信號，第二行是輸出的信號，可以看到在160Hz截止頻率下，1Vpp衰減為0.7Vpp，與前文理論分析是一致的。第三行是增益曲線圖，掃描頻率從1Hz到10KHz，-3dB頻點位置是160Hz，與前文理論分析結果是一致的……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5323.html
電源上并聯大小電容，為啥經常是100倍關系？
上周發(fā)的關于并聯電容的文章，雖然知識點很小，但閱讀量和收藏量都比平時高。說明大家對這個知識點比較感興趣。其實這個實習生問的問題比較多，今天再聊一個問題。
1、一道問題
如下圖所示，先拋出來一道問題：“電源上并聯10uF和0.1uF，正好是100倍關系。為什么不用1uF和0.1uF呢？”。這個問題比較小眾，面試中標的概率比較小，但實際使用時卻經常用到。
2、隱秘的存在
說實話，剛開始聽到這個問題，心里也是一激靈，這么隱秘的問題，居然也被這小伙子發(fā)現了，這小伙看問題的角度也太刁鉆！但不可否認，這確實是一個不錯的問題。
抱著解惑的心態(tài)，去網上搜了下，確實有一些關于這個問題的討論。有的從濾波范圍出發(fā)，有的從大小電容的高頻和低頻特性出發(fā)，有的是從特性阻抗出發(fā)，都有道理。
今天我們換個維度：諧振和反諧振點。
3、仿真驗證
為了讓我們的驗證更有說服力，我們使用村田的在線仿真軟件SimSurfing進行驗證。
第一步：先搭個簡單的濾波電路：0.1uF+10uF。
看下這個濾波電路的S21(插入損耗)曲線，如下圖所示。
這個波形，讀過前一篇文章的小伙伴肯定不陌生。不曉得有沒有小伙伴疑問：為啥曲線是這個樣子？
今天我們重點關注里面的諧振點和反諧振點，如下圖所示：
諧振點，這個沒啥說的。每個電容都有自己的諧振頻率，早前的文章都說過。如下圖所示，如果你看不懂，那需要麻煩你再仔細翻看下《用100nf電容濾除72Mhz干擾時鐘信號，這合適么？》
可是，為什么會有反諧振？
當信號的工作頻率出于兩顆電容的諧振頻率之間，在此頻率下，諧振點1對應的電容表現為感性，諧振點2對應的電容表現為容性。這樣，一個感性器件和一個容性器件并聯，就形成了LC并聯諧振電路。LC電路在某個頻點上發(fā)生諧振，反諧振點就出現了。
搞清楚這個邏輯，我們就可以理解反諧振點出現的原因。
第二步：0.1uF+1uF。
再看下濾波電路的S21曲線……
原文鏈接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-5304.html
更多精彩內容，盡在電子星球 APP（https://www.eestar.com/）
