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去耦
在直流电源回路中,负载的变化会引起电源噪声。例如在数字电路中,当电路从一个状态转换为另一种状态时,就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流,形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声,是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法,配置原则如下:
●电源输入端跨接一个10~100uF的电解电容器,如果印制电路板的位置允许,采用100uF以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。
●为每个集成电路芯片配置一个0.01uF的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时,可每4~10个芯片配置一个1~10uF钽电解电容器,这种器件的高频阻抗特别小,在500kHz~20MHz范围内阻抗小于1Ω,而且漏电流很小(0.5uA以下)。
●对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和ROM、RAM等存储型器件,应在芯片的电源线(Vcc)和地线(GND)间直接接入去耦电容。
●去耦电容的引线不能过长,特别是高频旁路电容不能带引线。
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(1)使用电容滤波时, 特定频段(比如高频噪音)的滤波效果取决于电容值及其寄生电感的谐振频率。1000pF的电容寄生电感肯定比10uF的小的多,因此谐振频率也会落在高频段(区),相应的高频阻抗会极小,对高频干扰旁路(滤波)效果才明显.反之,谐振频率落在低频段(区),高频信号阻抗很大,低频阻抗则较小,表现为对低频干扰较有效,而对高频干扰却无能为力。
图1电容基本结构和高频等效模型。
电容的基本公式是:
式(1)显示,减小电容器极板之间的距离(d)和增加极板的截面积(A)将增加电容器的电容量。
电容通常存在等效串联电阻(ESR)和等效串联电感(ESL)二个寄生参数。图2是电容器在不同工作频率下的阻抗(Zc)。
一个电容器的谐振频率(fo)可以从它自身电容量(C)和等效串联电感量(LESL)得到,即
当一个电容器工作频率在fo以下时,其阻抗随频率的上升而减小,即(频率低,电容表现为较大的容抗,电感表现为很小的感抗)
当电容器工作频率在fo以上时,其阻抗会随频率的上升而增加,即(频率高时,电容表现出很小的容抗相当与短路,电感表现为很大的感抗)
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