在電子電路中經(jīng)常會(huì)碰到這樣一類電路,即在一個(gè)大的電容上還并聯(lián)著一個(gè)小的電容。電容的這種接法到底起著什么樣的作用?
很多人給出的觀點(diǎn)幾乎都集中在這一點(diǎn)上,那就是:大電容用于濾除低頻,小電容用于濾除高頻。于是乎都接受了這個(gè)觀點(diǎn);(在穩(wěn)壓電源電路就經(jīng)常使用這種電路)
但是,當(dāng)回過頭來想想為什么這樣接時(shí),上述觀點(diǎn)似乎又跟理論產(chǎn)生了些矛盾,因?yàn)閺睦碚撋现v電容的阻抗為1/jwC,對(duì)于高頻信號(hào)來說,電容值越大,在電路中顯現(xiàn)出來的阻抗就越小,這樣不是更有利于濾除高頻信號(hào)嗎?
那為什么這里說大電容用于濾除低頻,而小電容用于濾除高頻呢?問題主要出現(xiàn)在分析電容電路時(shí)只考慮了電容在低頻的情況(出現(xiàn)上述矛盾),而忽略了電容在高頻下條件下的等效電路。
電容器
由介質(zhì)隔開的兩導(dǎo)體即構(gòu)成電容。作為電路元件的電容器一般只考慮其電容量值(標(biāo)稱值),在理論上也只按電容量來處理(低頻時(shí))。但實(shí)際上一個(gè)電容器的等效電路卻如下圖(a)所示。
其中,電阻Rc為極間絕緣電阻,它是由于兩導(dǎo)體間的介質(zhì)的非理想(非完全絕緣)所致; 電感Lc為分布電感,小容量電容器的引線電感也是其重要組成部分。
理想電容器的阻抗為1/(jωC),如上圖(b)虛線所示,其中,f 為工作頻率,ω=2πf。但實(shí)際的電容器在高頻運(yùn)用時(shí)的阻抗頻率特性如上圖(b)實(shí)線所示,呈V形特性,而且其具體形狀與電容器的種類和電容量的不同有關(guān)。
由此可知,每個(gè)電容器都有一個(gè)自身諧振頻率SRF(Self Resonant Frequency)。當(dāng)工作頻率小于自身諧振頻率時(shí),電容器呈正常的電容特性,但當(dāng)工作頻率大于自身諧振頻率時(shí),電容器將等效為一個(gè)電感。
大電容由于容量大,所以體積一般也比較大,這導(dǎo)致了大電容的分布電感比較大(也叫等效串聯(lián)電感,英文簡稱ESL),電感對(duì)高頻信號(hào)的阻抗(jwL)是很大的,因此大電容的高頻特性不好;
相反,小容量電容(貼片電容)體積做得很小,因此所等效的分布電感很小了,從而可以這么理解,小容值的電容有很好的高頻特性,但由于電容容量比較小,對(duì)低頻信號(hào)的阻抗大,所以,如果我們?yōu)榱耸沟皖l、高頻信號(hào)都可以很好的通過,就可以采用一個(gè)大電容再并上一個(gè)小電容的方式。
常用濾除高頻的小電容為0.1uF(104)的瓷片電容,當(dāng)頻率更高時(shí)還可以并聯(lián)更小的電容,例如幾pF,幾百pF。在數(shù)字電路中,一般都要給每個(gè)芯片的電源引腳并聯(lián)一個(gè)104的電容導(dǎo)地。(濾除高頻干擾,提高電源穩(wěn)定性,它越靠近芯片位置越好)
獨(dú)石電容、紙介電容、電解電容、低頻瓷介、滌綸電容(一般是容量較大)不適用于高、中頻電路,可用低頻、電源濾波等電路中。
云母電容、基苯乙烯電容、高頻瓷介、空氣介質(zhì)電容等(一般是容量較?。┻m合在高頻、中頻電路中使用。
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