在存储电容器附近使用去耦电容器有什么用?

电器工程 电容器 去耦电容 解耦
2022-01-21 01:20:10

我见过一些使用去耦电容器和储存电容器的电路,如下所示(C4 和 C5):

在此处输入图像描述

我读过关于去耦电容器的文章,对我来说,它们似乎是为了消除电源电压的微小波动。然后我想 - 这不也是储存电容器的目的吗?如果储能电容能够滤除大的波动,为什么不能滤除小的波动?

所以我觉得我在这里有一个基本的误解。当我们假设我们将两者都放置在靠近功耗部分的位置时,在存储电容器旁边放置一个去耦电容器的目的是什么?还是去耦电容器的唯一优点是它更小,因此可以更容易地放置在更靠近功耗部分的地方?

4个回答

这样做的最可能原因是,在现实生活中,电容器没有无限带宽。通常,电容器的电容越高,它对高频的反应就越小,而小值电容器对高频的反应更好,如下图所示。一起使用两个不同值的电容器只是为了改善滤波的响应。

各种电容器的阻抗与频率的关系图

正如您所说,去耦盖和电源大容量储液器盖有两个不同的用途。您是正确的,因为去耦帽需要在物理上靠近其去耦电源的消耗者。大容量电容可以位于电源网上的任何位置,因为它处理低频电流。

但是,您所做的错误假设是假设原理图放置意味着物理放置。它没有。在一个好的原理图中,会有一些物理布局的提示。在这种情况下,我们无法判断去耦电容 (C5) 是否在物理上靠近 IC1(它应该在的位置)。

出于这个原因,我个人不会以这种方式绘制示意图,我认为这样做是不负责任的。但是,原理图捕获软件将生成相同的网表,因此细节实际上取决于布局。没有电路板布局图,您根本无法分辨。我通常将去耦帽在物理上靠近它们的部件绘制,以暗示这就是我的意图并且我已经考虑过了。这是我在讨论如何在https://electronics.stackexchange.com/a/28255/4512上绘制好的原理图时提到的一个问题。

不幸的是,那里有很多画得很糟糕的示意图。

当两个或多个不同值的去耦电容并联使用时,需要考虑两个网络之间发生的并联谐振。

克莱顿保罗描述了这种现象。考虑具有不同值的电容器 C1、C2 和 C1>>C2 与寄生 L1 和 L2 的并联耦合,其 L1=L2 大致相同(图 1.A)。

图。1

我们假设f1是电容器 C1 与电感器 L1 谐振的频率,并且f2电容 C2 与电感 L2 谐振的频率。

低于频率f1两个网络看起来都是电容性的,总电容等于两个电容器的总和。这改善了(非常少)以下频率的去耦f1.

更多f2,两个网络看起来都是电感性的,总电感等于两个并联的电感,或电感的二分之一。这改善了以上频率的去耦f2.

在两个网络的共振之间的频率(f1<f<f2),两个网络的等效电路是一个电容与一个电感并联,如图1.b(并联谐振电路)。这会产生共振(图 2),当组件的公差超过 50% 时,就会出现问题。

在此处输入图像描述

因此,我们可以得出结论,在高于(和低于)两个电容器网络谐振的频率下,去耦将得到改善。
在这两个谐振频率之间的某些频率处,去耦实际上会更差,因为并联谐振网络会导致阻抗尖峰,这是不好的。

小型电容器和大型电解电容器的主要区别在于它们的频率响应。电解电容器对更高频率的规格很差,最终可能会因为受到高频噪声的压力而失效。反过来,电解电容器仅部分过滤的高频很可能在您的放大器的可听范围内。

小电容很容易滤除高频噪声,但对低频市电纹波滤波作用当然不大。