电容电感在射频电路的作用.doc

EMI/EMC设计经验总结 电容 一、电容的应用： （一）电容在电源上的主要用途：去耦、旁路和储能。 （二）电容的使用可以解决很多EMC问题。 二、电容分类： （一）按材质分类： 1、铝质电解电容： 通常是在绝缘薄层之间以螺旋状绕缠金属箔而制成，这样可以在电位体积内得到较大的电容值，但也使得该部分的内部感抗 增加。 2、钽电容： 由一块带直板和引脚连接点的绝缘体制成，其内部感抗低于铝电解电容。 3、陶瓷电容： 结构是在陶瓷绝缘体中包含多个平行的金属片。其主要寄生为片结构的感抗，并且低于MHz的区域造成阻抗。 应用描述： 铝质电解电容和钽电解电容适用于低频终端，主要是存储器和低频滤波器领域。 在中频范围内（从KHz到MHz），陶质电容比较适合,常用于去耦电路和高频滤波.特殊的低损耗陶质电容和云母电容适合月甚高频应用和微波电路。 为了得到最好的EMC特性，电容具有低的ESR（等效串联电阻）值是很重要的，因为它会对信号造成大的衰减，特别是在应用频率接近电容谐振频率场合。 （二）按作用分类： 1、旁路电容: 电源的第一道抗噪防线是旁路电容。主要是通过产生AC旁路，消除不想要的RF能量，避免干扰敏感电路。 通过储存电荷抑制电压降并在有电压尖峰产生时放电，旁路电容消除了电源电压的波动。旁路电容为电源建立了一个对地低阻抗通道，在很宽频率范围内都可具有上述抗噪功能。 要选择最合适的旁路电容，我们要先回答四个问题： （1）需要多大容值的旁路电容 （2）如何放置旁路电容以使其产生最大功效 （3）要使我们所设计的电路/系统要工作在最佳状态， 应选择何种类型的旁路电容？ （4）隐含的第四个问题----所用旁路电容采用什么样的封装最合适？（这取决于电容大小、电路板空间以及所选电容的类型。） 其中第二个问题最容易回答，旁边电容应尽可能靠近每个芯片电源引脚来放置。距离电源引脚越远就等同于增加串联电感，这样会降低旁路电容的自谐振频率（使有效带宽降低）。 通常旁路电容的值都是依惯例或典型值来选取的。例如，常用的容值是1μF和0.1μF。简单的说，将大电容作为低频和大电流电路的旁路，而小电容作为高频旁路。 旁路电容主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要的能量。旁路电容一般作为高频旁路电容来减小对电源模块的瞬态电流需求。通常铝电解电容和胆电容比较适合作旁路电容，其电容值取决于PCB板上的瞬态电流需求，一般在10至470μF范围内。若PCB板上有许多集成电路、高速开关电路和具有长引线的电源，则应选择大容量的电容。去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以弥补此不足，这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这样交流分量就从这个电容接地。） 去耦电容的取值大约是旁路电容的100到1/1000。为了得到更好的EMC特性，去耦电容还应尽可能地靠近每个集成块（IC），因为布线阻抗将减小去耦电容的效力。陶瓷电容常被用来去耦，其值决定于最快信号的上升时间和下降时间。例如，对一个 33MHz的时钟信号，可使用4.7nF到100nF的电容；对一个100MHz时钟信号，可使用10nF的电容。选择去耦电容时，除了考虑电容值外，ESR值也会影响去耦能力。为了去耦，应该选择ESR值低于1欧姆的电容。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。去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还可以为器件供局部化的DC电压源，它在减少跨板浪涌电流方面特别有用。 （1）电源输入端跨接一个10～100uF 的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF 以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。 （2）为每个集成电路芯片配置一个0.01uF 的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10 个芯片配置一个1～10uF 钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz 范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小（0.5uA 以下）。 例：10nF的去耦电容，在1GHz频率时的阻抗为多少？ Xc=1/ωc=1/2πf*c=1/2*3.14*1GHz*10nF=0.016Ω. 储能电容，主要用于保持器件DC电压和电流恒定。储能电容