從電容的阻抗曲線看濾波
電容在電路中很大一部分作用是用來濾波的,比如常常在芯片的電源引腳加上電容來濾除紋波和噪聲。

電容在交流信號下的等效電路是一個(gè)電阻電感電容的串聯(lián),這個(gè)電阻稱為等效串聯(lián)電阻,電感稱為等效串聯(lián)電感?。

它的阻抗計(jì)算公式是這個(gè):

這個(gè)是電容的阻抗隨頻率變化的曲線,類似于一個(gè)V字形,阻抗最低點(diǎn)對應(yīng)的頻率是電容的諧振頻率。

當(dāng)頻率小于諧振頻率時(shí),電容呈現(xiàn)容性;

當(dāng)信號頻率大于諧振頻率時(shí)電容呈現(xiàn)感性;

濾波就是要選擇對應(yīng)紋波噪聲頻率處阻抗低的電容,這樣在電容上產(chǎn)生的電壓波動(dòng)小,濾波效果也就好。

這一組曲線是村田47uF到1nF貼片陶瓷電容的阻抗曲線:

從這組曲線我們可以得出一般結(jié)論,容量大的電容整體阻抗小,諧振頻率低,主要濾除頻率相對較低的紋波和噪聲。
容量小的電容整體阻抗大,諧振頻率高,主要濾除頻率相對較高的紋波和噪聲。
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而鋁電解電容它的諧振頻率一般在10KHZ-100KHZ左右。主要濾除低頻的紋波和噪聲。

所以我們在對芯片電源濾波時(shí)需要根據(jù)實(shí)際的紋波和噪聲的頻率來選擇電容的容值,而不是一成不變的選擇某個(gè)容量的電容。
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我們常常會看到在芯片電源引腳是多個(gè)電容并聯(lián)進(jìn)行濾波的。

比如有兩個(gè)阻抗曲線是虛線的電容并聯(lián),他們的諧振頻率分別是f1和f2,那么這兩個(gè)電容并聯(lián)后的等效阻抗曲線如實(shí)線所示,有兩個(gè)阻抗相對較低點(diǎn),這樣能增大濾除的紋波和噪聲的頻率范圍。

如果是多個(gè)同樣容值的電容并聯(lián),并不能改變電容并聯(lián)的諧振頻率,但是能整體降低電容的阻抗,就相當(dāng)于多個(gè)電阻并聯(lián),等效電阻是減小的,對濾除該諧振頻率附近的紋波和噪聲也是有作用的。
