电容器在抑制噪声中的应用
2021-06-25 16:40:00
微控制器广泛应用于各种自动控制电路中。微控制器的时钟电路采用方波而不是正弦波。方波比正弦波含有更高的高频成分,引起的电磁干扰噪声频率是时钟频率的三倍。噪声还含有更高的频率成分。当频率很高时,其寄生电感不容忽视;对于电感,其分布电容会起作用;对于电阻,它反射高频信号;对于印刷板上的引线,其分布电感不容忽视,长引线也表现出天线的特点,发射高频噪声信号。焊接印刷电路板元件时,如果电阻、电容、三极管引脚过长,这些长引脚正好成为高频信号的天线。特别是信号引出线,如果信号引出线长度达到高频信号波长的1/20,噪声信号就会发射。例如,对于100mHz的噪声信号,长度为3cm,长度为15cm的引线是其发射天线。消除这些高频噪声干扰的方法是增加和退耦电容。
好的高频退耦电容可以去除高至1GHz的高频成分,陶瓷电容或多层陶瓷电容具有更好的高频特性,如常用的25U系列。在设计印刷电路板时,应在每个集成电路的电源和地面之间添加退耦电容。
这种退耦电容有两个功能:一方面是作为集成电路的储能电容,提供和吸收电路开路,关闭瞬时充放电能量;另一方面是旁路器件的高频噪声。数字电路中典型的退耦电容是0.1μF。由于其结构特点和引脚,这种电容不可避免地具有分布电感。这种分布电感的典型值是5nH。5nH分布电感的退耦电容并联共振频率约为7MHz。也就是说,它对10MHz以下的噪声有很好的退耦效果;但对40MHz以上的噪声几乎没有影响。
1nf,10nf电容,并联共振频率超过20mHz,用于去除高频噪声效果更好。在电源进入印刷板的地方添加1nf或10nf的退耦电容通常是有益的。即使是电池供电系统也需要这个电容。
每10个集成电路加一个充放电电容器,或储能电容器,其电容值可选择约10μF。Z使用钽电容器或聚碳酸酯电容器后,不要使用电解电容器,因为电解电容器是由两层薄膜卷起的,这种卷起结构在高频时表现为电感器。
退耦电容值的选择不严格,可根据C×F=1选择,即10MHz取0.1μF;100MHz取0.01μF;对于由微控制器组成的系统,可采用0.1~0.01μF。
特别是焊接时,退耦电容的引脚应尽可能短。长引脚会使退耦电容本身产生自共振。