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如何选择旁路电容尺寸

关键的外卖

  • 理解旁路电容器

  • 影响旁路电容器尺寸和位置的因素

  • 旁路电容尺寸的电阻与阻抗关系

旁路电容保护电路不受过高电压的影响

大多数工程师都知道与电涌有关的问题,电涌会在电路中产生高频噪声。这可能会导致振铃或阻抗不匹配等问题,从而导致干扰或功率传输不足。这就是为什么几乎所有类型的电气设备都需要接地的原因。为什么?禁足是一种有效的方法防止过电压和相关噪声通过电网,从而使其稳定。这可以很容易地保证使用电容器,特别是旁路电容器,在电气设备的设计。

旁路电容器放置的方式和位置在定义电路的功能和安全性方面起着重要作用。旁路电容器的尺寸也应给予同样的重视。本文将讨论旁路电容器的基本知识及其在广义电路布局中的尺寸要求。

什么是旁路电容器?

在系统电路中,有必要保持一个干净的信号。用于连接到a的旁路电容器直流电源,通过将高频交流噪声短传至地,可以获得干净的直流信号。旁路电容一端接电源引脚,另一端接地。纯直流信号直接传递到电路。然而,当电容器检测到交流信号时,它会过滤这个信号并将其旁路到地面。这个函数的优点是:

  • 电路中任何类型的电阻都被移除
  • 电路中的电压降可以通过储存电荷来消除

通常,我们可以看到这些项解耦电容和旁路电容器互换使用。这些电容器具有相似的功能,即屏蔽交流噪声以提高电路性能。然而,如果我们仔细观察,旁路电容器更关心偏离和分流噪声,而不是用解耦电容器平滑信号。

旁路电容器尺寸和位置

旁路电路的示意图

当在任何标准PCB中放置旁路电容时,它通常应该位于尽可能靠近IC引脚的位置。电容与电源引脚之间的距离越大,电感增加越多,严重降低信号质量。信号质量也很大程度上依赖于旁路电容的大小。旁路电容的定级大多是根据电容值进行的。常用的值分别是1μF和0.1μF来处理较低和较高的值频率。

让我们以上面的电路为例。当电流通过电路时,有两条路径:

  1. 通过电阻
  2. 通过电容

电流倾向于采用最小电阻的路径,这意味着如果旁路电容器提供的电阻小于电阻,就可以实现将交流信号分流到地的目标。因此,经验法则是电容器的值应该至少比R的值小10倍E,发射极电阻。

在数字或模拟设备中,识别旁路电容值的一般公式为:

旁路电容器中的电容

Xc是电抗,f是工作频率。

旁路电容器中的阻抗

旁路电容器的大小也取决于电路阻抗.电容阻抗的计算公式如下:

电容阻抗

这表明了电容和阻抗之间的反比关系。当电容器完全充电或放电时,阻抗是无限的,也就是说,它就像一个开路,不允许电流通过。这意味着大电容器需要很长时间充电和放电,而小电容器可以迅速做到这一点,就像开路一样,不允许电流通过(高阻抗)。因此,当需要低阻抗时,可以使用大值电容器。

计算旁路电容大小与PSpice

了解IC的信号行为,包括其频率和阻抗,为选择理想的旁路电容尺寸提供了适当的途径。如上所述,通常使用的电容值为1μF和0.1μF来处理低值和高值频率。然而,旁路电容器的布置和尺寸的确定是电路设计的重要组成部分。

理想的解决方案是使用PCB设计和分析软件可以提供完整的电路设计、仿真、验证和优化能力。借助于工具的帮助,如快板PSpice模拟器PCB设计团队可以轻松预测数字或模拟电路的行为,评估其功能,并优化它们,以实现高性能的设计和布局。

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