电容器在抑制噪声中的应用

 

    在各种自动控制的电路中，微控制器被广泛的应用。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，相当于时钟频率的３倍。噪声中还含有更高的频率成分。在频率很高时，对电容来说，它的寄生电感不容忽视；对电感来说，它的分布电容会起作用；对电阻来说，它存在着对高频信号的反射；对印刷板上的引线来说，它的分布电感不容忽视，而且长的引线还表现出天线的特征，将高频噪声信号发射出去。焊接印刷线路板的元件时，如果电阻、电容、三极管的引脚过长，这些长的引脚恰好成了高频信号的天线。特别是信号引出线，如果该信号引出线的长度达到高频信号波长的１／２０，噪声信号就会发射出去了。例如，对于１００ＭＨｚ的噪声信号，长度是３ｃｍ，１５ｃｍ的引线就是它的发射天线。去除这些高频噪声干扰的办法是加退耦电容或高频旁路电容。
    好的高频退耦电容可以去除高至１ＧＨｚ的高频成分，陶瓷片电容或多层陶瓷电容高频特性比较好，如常用的２５Ｕ系列。设计印刷线路板时，每个集成电路的电源和地之间都要加一个退耦电容。
    这个退耦电容有两个作用：一方面是充当本集成电路的储能电容，提供和吸收该电路开路、关断瞬间的充、放电能量；另一方面是旁路掉该器件的高频噪声。数字电路中典型的退耦电容是０．１μＦ。而这种电容由于本身结构的特点以及有一段引脚，免不了有分布电感。这个分布电感的典型值是５ｎＨ。５ｎＨ分布电感的退耦电容，并联共振频率大约在７ＭＨｚ左右。也就是说，它对１０ＭＨｚ以下的噪声有较好的退耦作用；但对４０ＭＨｚ以上的噪声几乎不起作用。
    １ｎＦ、１０ｎＦ的电容，并联共振频率在２０ＭＨｚ以上，用来去除高频噪声效果更好些。在电源进入印刷板的地方加一个１ｎＦ或１０ｎＦ的退耦电容往往是有利的。即使是电池供电系统，也需要这种电容。
    每１０片左右集成电路加一支充放电电容，或称储能电容，其电容值可选１０μＦ左右。最后使用钽电容或聚碳酸酯电容，不要用电解电容，因为电解电容是用两层薄膜卷起来的，这种卷起来的结构在高频时表现为电感。
    退耦电容值的选取并不严格，可按Ｃ×ｆ＝１选用，即１０ＭＨｚ取０．１μＦ；１００ＭＨｚ取０．０１μＦ；对微控制器构成的系统，取０．１～０．０１μＦ都可以。
    特别应注意的是，在焊接时退耦电容的引脚要尽量的短。长的引脚会使退耦电容本身发生自共振。

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