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文檔簡介
1、電容充放電時間計算公式設(shè),V0 為電容上的初始電壓值; V1 為電容最終可充到或放到的電壓值; Vt 為t時刻電容上的電壓值。則, Vt="V0"+(V1-V0)* 1-exp(-t/RC)或, t = RC*Ln(V1-V0)/(V1-Vt)例如,電壓為E的電池通過R向初值為0的電容C充電V0=0,V1=E,故充到t時刻電容上的電壓為: Vt="E"*1-exp(-t/RC)再如,初始電壓為E的電容C通過R放電電容充放電時間計算公式V0=E,V1=0,故放到t時刻電容上的電壓為: Vt="E"*exp(-t/RC)又如,初值為1/3
2、Vcc的電容C通過R充電,充電終值為Vcc,問充到2/3Vcc需要的時間是多少?V0=Vcc/3,V1=Vcc,Vt=2*Vcc/3,故 t="RC"*Ln(1-1/3)/(1-2/3)=RC*Ln2 =0.693RC注:以上exp()表示以e為底的指數(shù)函數(shù);Ln()是e為底的對數(shù)函濾波電容、去耦電容、旁路電容作用濾波電容用在電源整流電路中,用來濾除交流成分。使輸出的直流更平滑。 去耦電容用在放大電路中不需要交流的地方,用來消除自激,使放大器穩(wěn)定工作。 旁路電容用在有電阻連接時,接在電阻兩端使交流信號順利通過。1.關(guān)于去耦電容蓄能作用的理解1)去耦電容主
3、要是去除高頻如RF信號的干擾,干擾的進入方式是通過電磁輻射。 而實際上,芯片附近的電容還有蓄能的作用,這是第二位的。 你可以把總電源看作密云水庫,我們大樓內(nèi)的家家戶戶都需要供水, 這時候,水不是直接來自于水庫,那樣距離太遠了, 等水過來,我們已經(jīng)渴的不行了。 實際水是來自于大樓頂上的水塔,水塔其實
4、是一個buffer的作用。 如果微觀來看,高頻器件在工作的時候,其電流是不連續(xù)的,而且頻率很高, 而器件VCC到總電源有一段距離,即便距離不長,在頻率很高的情況下, 阻抗Zi*wL+R,線路的電感影響也會非常大, 會導(dǎo)致器件在需要電流的時候,不能被及時供給。 而去耦電容可以彌補此不足。
5、 這也是為什么很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一 (在vcc引腳上通常并聯(lián)一個去藕電容,這樣交流分量就從這個電容接地。)2)有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供 一 個局部的直流電源給有源器件,以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地2.旁路電容和去耦電容的區(qū)別 去耦:去除在器件切換時從高頻器件進入到配電網(wǎng)絡(luò)中的RF能
6、量。去耦電容還可以為器件 供局部化的DC電壓源,它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。 旁路:從元件或電纜中轉(zhuǎn)移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產(chǎn)生AC旁路消除無意的能量進入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能(帶寬受限)。 我們經(jīng)常可以看到,在電源和地之間連接著去耦電容,它有三個方面的作用:一是作為本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產(chǎn)生的高頻噪聲,切斷其通過供電回路進行傳播的通路;三是防止電源攜帶的噪聲對電路構(gòu)成干擾。 在電子電路中,去耦電容
7、和旁路電容都是起到抗干擾的作用,電容所處的位置不同,稱呼就不一樣了。對于同一個電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入信號中的高頻噪聲作為濾除對象,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱退耦電容,是把輸出信號的干擾作為濾除對象。耦合指信號由第一級向第二級傳遞的過程,一般不加注明時往往是指交流耦合。退耦是指 對電源采取進一步的濾波措施,去除兩級間信號通過電源互相干擾的影響。耦合常數(shù)是指 耦合電容值與第二級輸入阻抗值乘積對應(yīng)的時間常數(shù)。 退耦有三個目的:1.將電源中的高頻紋波去除,將多級放大器的高頻信號通過電源相互串 擾的通路切斷;2.大信號工作時,電路對電源需求加大,
8、引起電源波動,通過退耦降低大 信號時電源波動對輸入級/高電壓增益級的影響;3.形成懸浮地或是懸浮電源,在復(fù)雜的系 統(tǒng)中完成各部分地線或是電源的協(xié)調(diào)匹 有源器件在開關(guān)時產(chǎn)生的高頻開關(guān)噪聲將沿著電源線傳播。去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源器件,以減少開關(guān)噪聲在板上的傳播和將噪聲引導(dǎo)到地。 摘引自倫德全電路板級的電磁兼容設(shè)計一文,該論文對噪聲耦和路徑、去耦電容和旁路電容的使用都講得不錯。請參閱。 干擾的耦合方式 干擾源產(chǎn)生的干擾信號是通過一定的耦合通道對電控系統(tǒng)發(fā)生電磁干擾作用的。干擾的耦合方式無非是通過導(dǎo)線、空間、公共線等作用在電控系統(tǒng)上。分析下來主要有以下幾種。 直接耦合:這是
9、干擾侵入最直接的方式,也是系統(tǒng)中存在最普遍的一種方式。如干擾信號通過導(dǎo)線直接侵入系統(tǒng)而造成對系統(tǒng)的干擾。對這種耦合方式,可采用濾波去耦的方法有效地抑制電磁干擾信號的傳入。 公共阻抗耦合:這也是常見的一種耦合方式。常發(fā)生在兩個電路的電流有共同通路的情況。公共阻抗耦合有公共地和電源阻抗兩種。防止這種耦合應(yīng)使耦合阻抗趨近于零、使干擾源和被干擾對象間沒有公共阻抗。 電容耦合:又稱電場耦合或靜電耦合,是由于分布電容的存在而產(chǎn)生的一種耦合方式。 電磁感應(yīng)耦合:又稱磁場耦合。是由于內(nèi)部或外部空間電磁場感應(yīng)的一種耦合方式,防止這種耦合的常用方法是對容易受干擾的器件或電路加以屏蔽。 輻射耦合:電磁場的輻射也會造
10、成干擾耦合,是一種無規(guī)則的干擾。這種干擾很容易通過電源線傳到系統(tǒng)中去。另當(dāng)信號傳輸線較長時,它們能輻射干擾波和接收干擾波,稱為大線效應(yīng)。 漏電耦合:所謂漏電耦合就是電阻性耦合。這種干擾常在絕緣降低時發(fā)生。 記得以前我的觀點是:去藕電容一般容量比較大,也就是避免噪聲耦合到其他部分的意思;旁路電容容量小,提供低阻抗的噪聲回流路徑。 其實這種說法也可以算沒有什么大錯誤。但是經(jīng)過偶查閱了相關(guān)資料,才發(fā)現(xiàn)其實decouple和bypass從根本上來說沒有任何區(qū)別,兩者在稱謂上可以互換。兩者的作用低俗一點說:當(dāng)電源用。所謂噪聲其實 就是電源的波動,電源波動來自于兩個方面:電源本身的波動,負載對電流需求變化
11、和電源系統(tǒng)相應(yīng)能力的差別帶來的電壓波動。而去藕和旁路電容都是相對負載變化引起的噪聲來說。所以他們兩個沒有必要做 區(qū)分。而且實際上電容值的大小,數(shù)量也是有理論根據(jù)可循的,如果隨意選擇,可能會在某些情況下遇到去藕電容(旁路)和分布參數(shù)發(fā)生自激振蕩的情況。所以真正意義上的去藕和旁路都是根據(jù)負載和供電系 統(tǒng)的實際情況來說的。沒有必要去做區(qū)分,也沒有本質(zhì)區(qū)別。 電容是板卡設(shè)計中必用的元件,其品質(zhì)的好壞已經(jīng)成為我們判斷板卡質(zhì)量的一個很重要的方面。 電容的功能和表示方法。 由兩個金屬極,中間夾有絕緣介質(zhì)構(gòu)成。電容的特性主要是隔直流通交流,因此多用于級間耦合、濾波、去耦、旁路及信號調(diào)諧。電容在電路中用“C”加數(shù)字表示,比如C8,表示在電路中編號為8的電容。 電容的分類。 電容按介質(zhì)不同分為:氣體介質(zhì)電容,液體介質(zhì)電容,無機固體介質(zhì)電容,有機固體介質(zhì)電容電解電容。按極性分為:有極性電容和無極性電容。按結(jié)構(gòu)可分為:固定電容,可變電容,微調(diào)電容。 電容的容量。 電容容量表示能貯存電能的大小。電容對交流信號的阻礙作用稱為容抗,容抗與交流信號的頻率和電容量有關(guān),容抗XC=1/2f c (f表示交流信號的頻率,C表示電容容量)。 電容的容量單位和耐壓。 電容的基本單位是
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