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点击次数:更新时间:2018-09-07 08:07【打印】

  高频电路印制板产生噪声的原因是多方面的,与选择供电分配的图形无关,供电总线和供电层部不能单独自身来消除导线噪声,需要外加滤波加以解决。最简单的方法是使用滤波电容器来实现。通常,1μF-10μF跨接在印制板的供电输入端。0.01μF—0.1μF跨接在印制板每个有源器件的供电与接地引脚间。

  电容器的作用是滤波。跨接在印制板供电输入端的大电容(10μF)可对低频60μF进行滤波。印制板上有源器件产生100MHz甚至更高的谐波。由跨接在电路芯片引脚间的小容量电容器(0.1μF)进行滤波。图3所示理想电容器及寄生参数加入的等效电容器。

  COG(非铁磁性)电容器具有最小等效串感抗(ESL),使用非铁磁性材料制成,为低电压一小容量电容器,这类电容器有良好的滤波性能,COG电容器与X7R电容器的比较,前者高频滤波特性明显优于有后者。

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  滤波电容器的目的是滤去直流电压中的交流成份,初想起来人们只需要将电容器的容量尽可能选择大,使得阻抗尽可能小。其实不然,电容器不可能具有理想状态的性能,由图3a所示理想电容器,而实际电容器由图3b所示。其中的电阻及电感是由电容器的平板电极和引线构成。因为寄生参数与电容串联,被称之为等效串联电阻(ESR),等效串联电感(ESL)。因此该电容器为串联谐振,其谐振频率为:fr=I/LC

  如图4所示,低于fr频率为电容性,而高于打为电感性。该电容的作用更像带通滤波器。例一个10μF电解电容器,用于电路板的供电输入端,其结构具有较大的等效电阻及等效电感(ESR,ESL)。因为ESL等效电感大,则其fr小于1MHz,对60Hz有良好的滤波性能。而对大于100MHz等噪声,其滤波性能则差也。

  ESL和ESR是由电容器使用的材料及结构决定而与电容值无关。高项的阻通性能不能使用选用同类型大电容量的电容器宋替换得到改善。在小电容的fr频率以下,大电容的阻抗比小电容的阻抗小,回在fr以上,ESL占主配地位,两个电容之间的阻抗并无差别,(图4b)。这由于两个电容仅是电容量的变化,而不是结构上的变化。故ESL基本保持不变。要改变高频滤波性能,必须使用最小ESL的电容器。表一所列各种类型的电容器的工作频率及应用范围。

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  各种类型的电容器有不同限定的工作频率范围,某些系统存在高频及低频两种噪声,需要扩展其频率范围,可使用一个高电容量,低ESL的电容器并联小电容量,低ES1的电容器。图5所示这两个电容器并联能明显增加滤波的频带宽度。

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  一旦滤波电容器选择好后,电路板上的安放位置是很重要的,图6为常规低速器件印制板的安放位置,电容器被放置在接近电路器件的顶部,有利于装卸。但这种简单的安放,不能得到优良的高频滤波性能。Vcc电容器引线端必须十分接近电路器件的Vcc引线端,而接地的连线应远离。供电层面上的噪声分布不均。

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