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耦合电容和分布电容的选用

2017-10-19
类别:基础知识
eye 181
文章创建人 拍明
  一、电容耦合原理- -简介

  耦合电容,英文名称为Coupling capacitor,又称为静电耦合或电场耦合,其中,耦合是指信号由前级向后级传递过程中会产生一种噪声来阻碍其信息传送的现象,而耦合电容就是指用于完成耦合功能的电容。对应于耦合,还有一种现象为退耦,即通过滤波来消除干扰噪声以完成信号由上一级至后一级的正常传送的现象。

耦合电容.png

  二、电容耦合原理- -耦合方式

  噪声对信号传递过程产生影响的方式有多种,其耦合方式主要可以分为直接耦合、公共阻抗耦合、电容耦合、电磁感应耦合、辐射耦合、漏电耦合等等。其中,直接耦合是指干扰信号直接进入信号传递系统中产生干扰;公共阻抗耦合是指由于两电路有公共通路而对系统产生干扰;电容耦合是指由于分布电容的存在而产生的干扰现象;电磁感应耦合是指电场与磁场之间相互影响而产生的耦合现象。

耦合电容.png

  三、电容耦合原理

  在直流电路中,电容相当于断路,电流无法通过;而在交流电路中,随着电容一脚的电压逐步升高,与该脚相连的电极板上所聚集电荷也逐步增多,随着电压逐步降低,相应电极板上所聚集的电荷也逐渐减少,这整个过程中电容实际上没有电流通过,却看似有电流通过,因此耦合电容在交流电路中可以这种方式来近似完成电流由前一级至后一级的传递。

  耦合电容和分布电容的选用从电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变,在上升沿比较陡峭的时候,电流比较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。

  去藕电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。旁路电容实际也是去藕合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路电容一般比较小,根据谐振频率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合电容一般比较大,是10u 或者更大,依据电路中分布参数,以及驱动电流的变化大小来确定。

  旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象,而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象,

  防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。

  去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的去耦电容值是0.1μF。这个电容的分布电感的典型值是5μH。0.1μF 的去耦电容有5μH 的分布电感,它的并行共振频率大约在7MHz 左右,也就是说,对于10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果,对40MHz 以上的噪声几乎不起作用。1μF、10μF 的电容,并行共振频率在20MHz 以上,去除高频噪声的效果要好一些。每10 片左右集成电路要加一片充放电电容,或1 个蓄能电容,可选10μF左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的结构在高频时表现为电感。要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz 取0.01μF。

  分布电容是指由非形态电容形成的一种分布参数。一般是指在印制板或其他形态的电路形式,在线与线之间、印制板的上下层之间形成的电容。这种电容的容量很小,但可能对电路形成一定的影响。在对印制板进行设计时一定要充分考虑这种影响,尤其是在工作频率很高的时候。也成为寄生电容,制造时一定会产生,只是大小的问题。布高速PCB 时,过孔可以减少板层电容,但会增加电感。

  分布电感是指在频率提高时,因导体自感而造成的阻抗增加.

  电容器选用及使用注意事项:

  1,一般在低频耦合或旁路,电气特性要求较低时,可选用纸介、涤纶电容器;在高频高压电路中,应选用云母电容器或瓷介电容器;在电源滤波和退耦电路中,可选用电解电容器。

  2,在振荡电路、延时电路、音调电路中,电容器容量应尽可能与计算值一致。在各种滤波及网(选频网络),电容器容量要求精确;在退耦电路、低频耦合电路中,对同两级精度的要求不太严格。

  3,电容器额定电压应高于实际工作电压,并要有足够的余地,一般选用耐压值为实际工作电压两倍以上的电容器。

  4,优先选用绝缘电阻高,损耗小的电容器,还要注意使用环境。


责任编辑:Davia

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标签: 电容耦合

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