電容器在抑制噪聲中的應(yīng)用
2021-06-25 16:40:00
微控制器廣泛應(yīng)用于各種自動控制電路中。微控制器的時鐘電路采用方波而不是正弦波。方波比正弦波含有更高的高頻成分，引起的電磁干擾噪聲頻率是時鐘頻率的三倍。噪聲還含有更高的頻率成分。當(dāng)頻率很高時，其寄生電感不容忽視；對于電感，其分布電容會起作用；對于電阻，它反射高頻信號；對于印刷板上的引線，其分布電感不容忽視，長引線也表現(xiàn)出天線的特點(diǎn)，發(fā)射高頻噪聲信號。焊接印刷電路板元件時，如果電阻、電容、三極管引腳過長，這些長引腳正好成為高頻信號的天線。特別是信號引出線，如果信號引出線長度達(dá)到高頻信號波長的1/20，噪聲信號就會發(fā)射。例如，對于100mHz的噪聲信號，長度為3cm，長度為15cm的引線是其發(fā)射天線。消除這些高頻噪聲干擾的方法是增加和退耦電容。
好的高頻退耦電容可以去除高至1GHz的高頻成分，陶瓷電容或多層陶瓷電容具有更好的高頻特性，如常用的25U系列。在設(shè)計(jì)印刷電路板時，應(yīng)在每個集成電路的電源和地面之間添加退耦電容。
這種退耦電容有兩個功能:一方面是作為集成電路的儲能電容，提供和吸收電路開路，關(guān)閉瞬時充放電能量；另一方面是旁路器件的高頻噪聲。數(shù)字電路中典型的退耦電容是0.1μF。由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和引腳，這種電容不可避免地具有分布電感。這種分布電感的典型值是5nH。5nH分布電感的退耦電容并聯(lián)共振頻率約為7MHz。也就是說，它對10MHz以下的噪聲有很好的退耦效果；但對40MHz以上的噪聲幾乎沒有影響。
1nf，10nf電容，并聯(lián)共振頻率超過20mHz，用于去除高頻噪聲效果更好。在電源進(jìn)入印刷板的地方添加1nf或10nf的退耦電容通常是有益的。即使是電池供電系統(tǒng)也需要這個電容。
每10個集成電路加一個充放電電容器，或儲能電容器，其電容值可選擇約10μF。Z使用鉭電容器或聚碳酸酯電容器后，不要使用電解電容器，因?yàn)殡娊怆娙萜魇怯蓛蓪颖∧ぞ砥鸬?，這種卷起結(jié)構(gòu)在高頻時表現(xiàn)為電感器。
退耦電容值的選擇不嚴(yán)格，可根據(jù)C×F=1選擇，即10MHz取0.1μF；100MHz取0.01μF；對于由微控制器組成的系統(tǒng)，可采用0.1~0.01μF。
特別是焊接時，退耦電容的引腳應(yīng)盡可能短。長引腳會使退耦電容本身產(chǎn)生自共振。
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