旁路電容諧振

2020-12-07 EDN電子設計技術

理想電容只存在於教科書中。現實世界的每個電容都會因其物理結構而變得更加複雜。由介電層隔開的兩個板與導線或金屬箔串聯，即可實現實際的連接。這兩個金屬導體會引入等效串聯電感（ESL），以及等效串聯電阻（ESR）。總而言之，物理電容就是一種串聯諧振電路，具有串聯諧振頻率以及受串聯電阻影響的串聯諧振因子「Q」。XN6ednc

電容並不僅僅局限於其字面意思。在低於其串聯諧振的頻率下，電容會對電激勵表現出容性阻抗。而在高於其串聯諧振的頻率下，它對電激勵表現出感性阻抗。XN6ednc

關於寬帶軌電壓旁路，一個傳統的觀點認為應該使用不同容量的電容並聯組合。常見的並聯組合陣容包括：一個大容量的鋁或鉭電解電容C1；一個大容量的陶瓷電容C2；一個小容量的陶瓷電容C3；電路板的布線電容，稱之為C4；以及天知道從哪裡來的電容，比如線束電容和/或半導體器件電容，稱統為C5。XN6ednc

請記住，這五個電容中的每一個都不是單獨的電容，而是一個串聯組合，包括電容、電感和電阻。總之，它們由串聯的RLC電路構成，將在串聯諧振頻率（SRF）處表現出串聯諧振，其中SRF=1/(2π√ (LC))。對於如上所述並聯連接的五個電容的組合，將會有五個串聯諧振頻率，並且還會有四個並聯諧振頻率，如圖1所示。XN6ednc

XN6ednc
圖1：5個並聯電容的9個諧振頻率。XN6ednc

四個較小的電容C2~C5在四個頻率處進入並聯諧振狀態，這四個頻率略低於它們各自的串聯諧振頻率。然而，C1並沒有任何並聯諧振，因為該電容沒有任何感應可以產生並聯諧振效應。XN6ednc

使用SPICE和一些示例數字，我們可以深入研究這一問題，如圖2所示。XN6ednc

XN6ednc
圖2：SPICE中5個電容的並聯旁路。XN6ednc

此處顯示的阻抗測量方法在文章「在SPICE中進行阻抗測量」中有詳細描述。XN6ednc

對於這五個電容，將有五個串聯自諧振頻率，即SRF1、SRF2、SRF3、SRF4和SRF5，其中每一個電容都在其自身的SRF處阻抗最小。但是，不可避免地，在頻率PRF2、PRF3、PRF4和PRF5處會產生四個總阻抗的並聯諧振峰值。XN6ednc

PRF2源於C2~C5組合的容抗與C1感抗之間的並聯關係。類似地，PRF3來自C3~C5的組合容抗與C1~C2的組合感抗之間的並聯關係，而PRF4來自C4~C5對C1~C3的並聯關係，最後，PRF5來自C5對C1~C4的並聯關係。XN6ednc

五個阻抗零點和四個阻抗峰值都受到電阻值的影響，圖3給出了一個示例。請注意，並聯諧振頻率本身不能完全消除，並聯諧振將永遠存在，你必須考慮到這一點。XN6ednc

XN6ednc
圖3：ESR的阻抗曲線變化。XN6ednc

注意：這個問題首先在一個項目中引起我的注意，其中一個門控陣列的時鐘頻率為16MHz，結果一些並聯軌旁路電容的並聯諧振頻率也是16MHz。很難說這會發生什麼結果，請讀者朋友們自己想像吧。XN6ednc

（原文刊登於ASPENCORE旗下EDN英文網站，參考連結：Bypass capacitor resonances。）XN6ednc
XN6ednc
《電子技術設計》2018年11月刊版權所有，禁止轉載。XN6ednc
 XN6ednc

相關焦點

  • 旁路電容諧振-EDN 電子技術設計
    理想電容只存在於教科書中。現實世界的每個電容都會因其物理結構而變得更加複雜。由介電層隔開的兩個板與導線或金屬箔串聯，即可實現實際的連接。這兩個金屬導體會引入等效串聯電感（ESL），以及等效串聯電阻（ESR）。總而言之，物理電容就是一種串聯諧振電路，具有串聯諧振頻率以及受串聯電阻影響的串聯諧振因子「Q」。
  • 深刻談談旁路電容和去耦電容
    ，有代表性的如下：退耦電容的選擇和應用十說電容關於旁路電容和耦合電容關於旁路電容的深度對話對於以上的文章，我是很佩服的，我按照它們的思路把問題推演和考證了一下，參考了一些數據，自己推導一下電容模型的阻抗曲線，試圖做的就是讓問題更明顯一些。
  • 去耦電容和旁路電容詳解
    在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗幹擾的作用，電容所處的位置不同，稱呼就不一樣了
  • 如何選擇耦合電容和旁路電容的參數
    打開APP 如何選擇耦合電容和旁路電容的參數 發表於 2019-10-16 10:45:28 旁路電容實際也是去藕合的，只是旁路電容一般是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪聲提高一條低阻抗洩防途徑。高頻旁路電容一般比較小，根據諧振頻率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合電容一般比較大，是10u或者更大，依據電路中分布參數，以及驅動電流的變化大小來確定。 旁路是把輸入信號中的幹擾作為濾除對象，而去耦是把輸出信號的幹擾作為濾除對象，防止幹擾信號返回電源。
  • 旁路電容的作用是什麼
    打開APP 旁路電容的作用是什麼 姚遠香 發表於 2019-04-08 15:29:03 　　旁路電容是可將混有高頻電流和低頻電流的交流電中的高頻成分旁路濾掉的電容。
  • 自製吸錫線夾具來測量旁路電容的特徵參數
    旁路電容器在配電網絡中用得很多。現在大多數供應商不僅提供旁路電容器的典型特徵參數，還提供各種仿真模型。儘管如此，工程師需要能夠自己測量這些器件的特徵參數。本文介紹了如何自製簡單的夾具來測量電容器的特徵參數。
  • 電路中退耦、旁路、耦合電容的確定
    旁路　　首先要明確一下電路當中旁路的定義。在電路設計過程中，我們有時會根據需要來改變某條支路的頻率特性，使其能夠在某些頻段內產生適當的阻值。而在另一些頻段內則處於近似短路的狀態，於是便產生了旁路電容的概念。
  • 發射極旁路電容的作用及工作原理
    模擬電路發射極旁路電容有什麼用   在模擬電路中我們經常看到一種共射極放大電路，在發射極迴路中串聯一個電阻，並在這個電阻兩端常常並聯一個電解電容或者一個高頻瓷片電容，那麼這個電容就是發射極旁路電容。
  • 電容的作用
    ，C3對交流分量近似為短路，所以交流分量並不通過R4，而直接被C3旁路了，似這樣的電容亦稱為旁路電容，下面分析旁路電容的功用。電容的作用——去耦　　「去耦」又稱為「解耦」。如上圖所示旁路電容是接在信號輸入端的，而去耦電容是接在信號輸出端的，這倆個電容都是起到抗幹擾的作用，我們先說說去耦電容在電路中的作用。　　去耦電容起到一個電池的作用，滿足驅動電路電流的變化，避免相互間的耦合幹擾。將旁路電容和去藕電容結合起來將更容易理解。
  • 去耦電容和旁路電容不可忽視的重要作用!!
    相信大家經常可以看到去耦（decouple）電容和旁路（bypass）電容這兩種名稱。但是它們都不是電容的類型，而是設計者根據電容所起的作用不同而進行的認為劃分。下面介紹這兩種電容的作用：1、去耦電容的作用其實就是為了保證器件穩定工作而給器件電源提供的本地「小池塘」。
  • 電容的作用總結
    下面是一些電容的作用列表：•耦合電容：用在耦合電路中的電容稱為耦合電容，在阻容耦合放大器和其他電容耦合電路中大量使用這種電容電路，起隔直流通交流作用。•濾波電容：用在濾波電路中的電容器稱為濾波電容，在電源濾波和各種濾波器電路中使用這種電容電路，濾波電容將一定頻段內的信號從總信號中去除。•退耦電容：用在退耦電路中的電容器稱為退耦電容，在多級放大器的直流電壓供給電路中使用這種電容電路，退耦電容消除每級放大器之間的有害低頻交連。
  • 濾波電容的選擇:大電容濾低頻,小電容濾高頻?
    如果你PCB上主要工作頻率比較低的話，加兩個電容就可以了，一個慮除紋波，一個慮除高頻信號。如果會出現比較大的瞬時電流，建議再加一個比較大的鉭電容。 其實濾波應該也包含兩個方面，也就是各位所說的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。
  • 電容有什麼作用?
    主要有應用於電源電路，實現旁路、去藕、濾波和儲能的作用；應用於信號電路，主要完成耦合、振蕩/同步及時間常數的作用。；　　2、耦合作用：在低頻信號的傳遞與放大過程中，為防止前後兩級電路的靜態工作點相互影響，常採用電容藕合。
  • 知道了電容的這些作用,就可以玩轉電容
    旁路電容，又稱為退耦電容，是為某個器件提供能量的儲能器件。即把直流電源中的交流分量，通過電容耦合到電源地中，起到了淨化直流電源的作用。如下圖為旁路電容，畫圖時候要儘量靠近IC1.
  • 電磁兼容中你所不知道的問題——電容
    電感分量是影響電容頻率特性的主要指標，因此，在分析實際電容器的旁路作用時，用LC串聯網絡來等效。　　   　　圖1、實際電容器的等效電路　　(2) 對濾波特性的影響　　實際電容器的特性如圖2所示，當角頻率為1/LC時，會發生串聯諧振，這時電容的阻抗最小，旁路效果最好。
  • 旁路、去耦、Bulk以及耦合電容的作用與區別
    在硬體設計中有很多種電容，各種電容的功能、種類和電容容值各不相同。按照功能劃分的話，最重要的幾種電容分別稱為：去耦電容（De-coupling Capacitor），旁路電容（Bypass Capacitor）、Bulk電容以及耦合電容（Coupling Capacitor）。
  • 電路基礎:Lec 5- 旁路電容與心臟搭橋
    電容最主要的特性是通交流阻直流，但是利用這個特性有很多很多的應用，除了前面講的濾波電容，還有去偶電容，旁路電容，耦合電容，這些稱呼是根據他們的應用場景和側重點不同約定俗成的，有些場景也沒有那麼嚴格的區分。
  • cbb22電容起什麼作用?
    CBB22電容屬於電路中經常用到的一類電容器，一些人搞不清楚，cbb22電容起什麼作用？其實它的作用還是很多的，下面一一為大家介紹。其實電容都有濾波作用，當然CBB22電容也是重要的濾波電容之一，濾波電容的作用簡單講是使濾波後輸出的電壓為穩定的直流電壓，其工作原理是整流電壓高於電容電壓時電容充電，當整流電壓低於電容電壓時電容放電，在充放電的過程中，使輸出電壓基本穩定。CBB22是常用的濾波電容之一，它價格便宜，性能穩定，用於濾波電路中非常可靠。
  • 我有些糊塗了 大電容濾低頻?小電容濾高頻?
    如果會出現比較大的瞬時電流，建議再加一個比較大的鉭電容。其實濾波應該也包含兩個方面，也就是各位所說的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。原理我就不說了，實用點的，一般數字電路去耦0.1uF即可，用於10M以下；20M以上用1到10個uF，去除高頻噪聲好些，大概按C=1/f 。旁路一般就比較的小了，一般根據諧振頻率一般為0.1或0.01uF。
  • 齊芯達電容:電容的作用及使用注意事項詳細講解
    電容作為無源元件之一的電容，其作用不外乎以下幾種：一、應用於電源電路，實現旁路、去藕、濾波和儲能方面電容的作用，下面分類詳述之：1-1、濾波濾波是電容的作用中很重要的一部分。曾有網友將濾波電容比作「水塘」。由於電容的兩端電壓不會突變，由此可知，信號頻率越高則衰減越大，可很形象的說電容像個水塘，不會因幾滴水的加入或蒸發而引起水量的變化。它把電壓的變動轉化為電流的變化，頻率越高，峰值電流就越大，從而緩衝了電壓。濾波就是充電，放電的過程。1-2、旁路旁路電容是為本地器件提供能量的儲能器件，它能使穩壓器的輸出均勻化，降低負載需求。