射频微波隔直耦合电容的选择
旁路、耦合、退耦电容的选取

旁路、退耦、耦合电容的选取高手和前辈们总是告诉我们这样的经验法则:“在电路板的电源接入端放置一个1〜10^F的电容,滤除低频噪声;在电路板上的电源与地线之间放置一个0.01〜0.1 H 的电容,滤除高频噪声。
”在书店里能够得到的大多数的高速PCB 设计、高速数字电路设计的经典教程中也不厌其烦的引用该首选法则(老外俗称Rule of Thumb )。
但是为什么要这样使用呢?各位看官,如果你是电路设计高手,你可以去干点别的更重要的事情了,因为以下的内容仅是针对我等入门级甚至是门外级菜鸟。
做电路的人都知道需要在芯片附近放一些小电容,至于放多大?放多少?怎么放?将该问题讲清楚的文章很多,只是比较零散的分布于一些前辈的大作中。
鄙人试着采用拾人牙慧的方法将几个问题放在一起讨论,希望能加深对该问题的理解;如果很不幸,这些对你的学习和工作正好稍有帮助,那我不胜荣幸的屁颠屁颠的了。
(以上有些话欠砍,在此申明以上不是我所写)什么是旁路?旁路(Bypass),在电路中为了改变某条支路的频率特性,使得它在某些频段内存在适当的阻值,而在另一些频段内则处于近似短路的状态,于是便产生了旁路电容的概念。
旁路电容之所以为旁路电容,是因为它旁边还存在着一条主路,而并不是某些电容天生就是用来做旁路电容的,也就是说什么种类的电容都可以用来做旁路电容,关键在于电容容值的大小合适与否。
旁路电容并不是电解电容或是陶瓷电容的专利。
之所以低频电路中多数旁路电容都采用电解电容原因在于陶瓷电容容值难以达到所需要的大小。
使用旁路电容的目的就是使旁路电容针对特定频率以上的信号相对于主路来说是短路的。
如图形式:要求旁路电容需要取值的大小;已知:1、旁路电容要将流经电阻R的频率高于f的交流信号近似短路。
求旁路电容的大小?1 2 f?C12 f ?R2 f ?C 2 f ?R解:旁路电容C的目的就是在频率f以上将原本流经R的绝大多数电流短路; 也即频率为f时,容抗远小于电阻值;当f=1khz,R=1k时,C应该远大于0.16uf。
电容分类以及作用
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电容在电路中的作用:具有隔直流、通交流、阻低频,通高频的特性,广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。
1、滤波电容:它接在直流电压的正负极乊间,以滤除直流电源中丌需要的交流成分,使直流电平滑,通常采用大容量的电解电容,也可以在电路中同时并接其它类型的小容量电容以滤除高频交流电。
2、退耦电容:并接于放大电路的电源正负极乊间,防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。
3、旁路电容:在交直流信号的电路中,将电容并接在电阻两端戒由电路的某点跨接到公共电位上,为交流信号戒脉冲信号设置一条通路,避克交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。
4、耦合电容:在交流信号处理电路中,用于连接信号源和信号处理电路戒者作为两放大器的级间连接,用于隔断直流,让交流信号戒脉冲信号通过,使前后级放大电路的直流工作点互丌影响。
5、调谐电容:连接在谐振电路的振荡线圈两端,起到选择振荡频率的作用。
6、衬垫电容:不谐振电路主电容串联的辅助性电容,调整它可使振荡信号频率范围变小,并能显著地提高低频端的振荡频率。
7、补偿电容:不谐振电路主电容并联的辅助性电容,调整该电容能使振荡信号频率范围扩大。
8、中和电容:并接在三极管放大器的基极不发射极乊间,构成负反馈网络,以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
9、稳频电容:在振荡电路中,起稳定振荡频率的作用。
10、定时电容:在RC时间常数电路中不电阻R串联,共同决定充放电时间长短的电容。
11、加速电容:接在振荡器反馈电路中,使正反馈过程加速,提高振荡信号的幅度。
12、缩短电容:在UHF高频头电路中,为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。
13、兊拉波电容:在电容三点式振荡电路中,不电感振荡线圈串联的电容,起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。
14、锡拉电容:在电容三点式振荡电路中,不电感振荡线圈两端并联的电容,起到消除晶体管结电容的影响,使振荡器在高频端容易起振。
15、稳幅电容:在鉴频器中,用于稳定输出信号的幅度。
电容值的选择
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电容值的选择滤波电容的大小的选取PCB制版电容选择印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时.操作它们时均会产生较大火花放电,必须采用RC吸收电路来吸收放电电流。
一般R取1~2kΩ,C取2.2~4.7μF一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰,还可以起到稳压的作用滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波频率,可以查一下相关厂商的电容资料或者参考厂商提供的资料库软件,根据具体的需要选择。
至于个数就不一定了,看你的具体需要了,多加一两个也挺好的,暂时没用的可以先不贴,根据实际的调试情况再选择容值。
如果你PCB上主要工作频率比较低的话,加两个电容就可以了,一个虑除纹波,一个虑除高频信号。
如果会出现比较大的瞬时电流,建议再加一个比较大的钽电容。
其实滤波应该也包含两个方面,也就是各位所说的大容值和小容值的,就是去耦和旁路。
原理我就不说了,实用点的,一般数字电路去耦0.1uF即可,用于10M以下;20M以上用1到10个uF,去除高频噪声好些,大概按C=1/f 。
旁路一般就比较的小了,一般根据谐振频率一般为0.1或0.01uF说到电容,各种各样的叫法就会让人头晕目眩,旁路电容,去耦电容,滤波电容等等,其实无论如何称呼,它的原理都是一样的,即利用对交流信号呈现低阻抗的特性,这一点可以通过电容的等效阻抗公式看出来:Xcap=1/2лfC,工作频率越高,电容值越大则电容的阻抗越小.。
在电路中,如果电容起的主要作用是给交流信号提供低阻抗的通路,就称为旁路电容;如果主要是为了增加电源和地的交流耦合,减少交流信号对电源的影响,就可以称为去耦电容;如果用于滤波电路中,那么又可以称为滤波电容;除此以外,对于直流电压,电容器还可作为电路储能,利用冲放电起到电池的作用。
而实际情况中,往往电容的作用是多方面的,我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。
电容的常见27种用法
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电容在电路中的作用电容在电路中的作用:具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性,广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。
1、滤波电容:它接在直流电压的正负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电平滑,通常采用大容量的电解电容,也可以在电路中同时并接其它类型的小容量电容以滤除高频交流电。
2、退耦电容:并接于放大电路的电源正负极之间,防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。
3、旁路电容:在交直流信号的电路中,将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上,为交流信号或脉冲信号设置一条通路,避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。
4、耦合电容:在交流信号处理电路中,用于连接信号源和信号处理电路或者作为两放大器的级间连接,用于隔断直流,让交流信号或脉冲信号通过,使前后级放大电路的直流工作点互不影响。
5、调谐电容:连接在谐振电路的振荡线圈两端,起到选择振荡频率的作用。
6、衬垫电容:与谐振电路主电容串联的辅助性电容,调整它可使振荡信号频率范围变小,并能显著地提高低频端的振荡频率。
7、补偿电容:与谐振电路主电容并联的辅助性电容,调整该电容能使振荡信号频率范围扩大。
8、中和电容:并接在三极管放大器的基极与发射极之间,构成负反馈网络,以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
9、稳频电容:在振荡电路中,起稳定振荡频率的作用。
10、定时电容:在RC时间常数电路中与电阻R串联,共同决定充放电时间长短的电容。
11、加速电容:接在振荡器反馈电路中,使正反馈过程加速,提高振荡信号的幅度。
12、缩短电容:在UHF高频头电路中,为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。
13、克拉波电容:在电容三点式振荡电路中,与电感振荡线圈串联的电容,起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。
14、锡拉电容:在电容三点式振荡电路中,与电感振荡线圈两端并联的电容,起到消除晶体管结电容的影响,使振荡器在高频端容易起振。
耦合电容的选择
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耦合电容的选择笔者在制作电路时,使用耦合电容发现很多问题,下面跟大家分享我的经验,由于实际电路拍照比较困难,所以这里只能贴仿真图了,不过它跟实际差不多(在真实硬件上测过)。
电路中常常要用到耦合电容,那么耦合电容应该选多大呢??耦合电容的选择必须电路中的输入信号电压大小、频率及负载电阻来选择,比如电压为5V 那么电容耐压就不能小于5V了,不过本文的重点是讨论容量大小的选择。
那么耦合电容的容量大小应如何选择呢???本质:耦合电容与下一级的输入电阻构成了RC高通滤波器,为了保成输入信号下限频率能通过这一“RC高通滤波器”,RC高通滤波器的下限频率不能高于输入信号的频率。
相当于选择适当的电容来设计一个高通滤波器,以保证输入信号通不衰减通过,所以电容C可用公式计算出来,下面会给出公式。
我们来看下面一个实验,电路图如下所示,输入信号为频率为1Hz,大小为10mv.可见此输入信号有两个特点,频率很低,幅度又很小。
按照常识,电容容量越大,信号的频率就可以越低,现在的输入信号频率为1Hz,那么耦合电容的容量越大越好吗???请看下面的实验。
实验结果:1.输入信号频率为1Hz,幅度10mV,负载电阻300K,耦合电容先0.4uF测得输入输出波形如下图所示,黄色为输入,绿色为输出。
可见输入信号经过耦合电容后,幅度被严重衰减,由此可知耦合电容选择过小。
耦合电容选择0.1uF-0.5uF期间,输入信号衰减比较严重。
结论:如果电路要求信号耦合之后不能衰减,那么耦合电容就不能小于0.5uF2.输入信号频率为1Hz,幅度10mV,负载电阻300K,耦合电容大于等于0.5uF输出波形如下图所示,可见只要电容大于0.5uF,信号耦合之后就不会有幅度衰减。
那么是不是选择越大越好呢???请看实验33.输入信号频率为1Hz,幅度10mV,负载电阻300K,耦合电容为100uF幅度不出现衰减,但电路反应变得非常缓慢,输入信号后等待10多秒才有输出信号。
射频电路滤波器与隔直电容
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射频电路滤波器与隔直电容射频电路滤波器是一种用于滤除射频电路中不需要的频率信号的电子元件。
它可以通过选择性地传递或阻断特定频率范围内的信号来实现滤波效果。
而隔直电容则是一种用于滤除直流信号的电容器,它可以通过阻止直流信号通过而只允许交流信号通过来实现隔直效果。
射频电路滤波器和隔直电容在电子电路中起着重要的作用,下面将对它们的原理和应用进行详细介绍。
射频电路滤波器是射频系统中常用的滤波器之一,它可以帮助我们滤除不需要的频率信号,保留我们需要的信号。
射频电路滤波器的工作原理是基于其频率选择性的特性。
它可以通过选择合适的电路元件和参数,如电容、电感和电阻等,来实现对不同频率信号的滤波。
射频电路滤波器可以分为低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器和带阻滤波器等不同类型。
低通滤波器可以传递低于截止频率的信号,而阻断高于截止频率的信号;高通滤波器则相反,可以传递高于截止频率的信号,而阻断低于截止频率的信号。
带通滤波器可以传递位于两个截止频率之间的信号,而阻断其他频率的信号;带阻滤波器则相反,可以阻断位于两个截止频率之间的信号,而传递其他频率的信号。
射频电路滤波器广泛应用于无线通信、雷达系统、广播电视等领域,起到了重要的滤波作用。
隔直电容是一种用于滤除直流信号的电容器,它可以帮助我们实现隔离直流信号和交流信号的功能。
隔直电容的工作原理是基于交流信号的特性。
交流信号是以时间为变量的信号,它的频率在一定范围内变化。
而直流信号是恒定的信号,其频率为0。
隔直电容可以通过选择合适的电容值,来阻止直流信号通过而只允许交流信号通过。
在电子电路中,我们通常会使用隔直电容来滤除直流干扰,保证电路的正常工作。
隔直电容广泛应用于各种电子设备和电路中,如电源滤波、音频放大器、直流电机驱动等领域。
射频电路滤波器和隔直电容在电子电路中的应用非常广泛,它们可以帮助我们滤除不需要的信号,保留我们需要的信号。
在实际应用中,我们需要根据具体的需求选择合适的滤波器和隔直电容。
电容在电路中的作用以及分类(精)
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电容在电路中的作用:具有隔断直流、连通交流、阻止低频的特性,广泛应用在耦合、隔直、旁路、滤波、调谐、能量转换和自动控制等。
1、滤波电容:它接在直流电压的正负极之间,以滤除直流电源中不需要的交流成分,使直流电平滑,通常采用大容量的电解电容,也可以在电路中同时并接其它类型的小容量电容以滤除高频交流电。
2、退耦电容:并接于放大电路的电源正负极之间,防止由电源内阻形成的正反馈而引起的寄生振荡。
3、旁路电容:在交直流信号的电路中,将电容并接在电阻两端或由电路的某点跨接到公共电位上,为交流信号或脉冲信号设置一条通路,避免交流信号成分因通过电阻产生压降衰减。
4、耦合电容:在交流信号处理电路中,用于连接信号源和信号处理电路或者作为两放大器的级间连接,用于隔断直流,让交流信号或脉冲信号通过,使前后级放大电路的直流工作点互不影响。
5、调谐电容:连接在谐振电路的振荡线圈两端,起到选择振荡频率的作用。
6、衬垫电容:与谐振电路主电容串联的辅助性电容,调整它可使振荡信号频率范围变小,并能显著地提高低频端的振荡频率。
7、补偿电容:与谐振电路主电容并联的辅助性电容,调整该电容能使振荡信号频率范围扩大。
8、中和电容:并接在三极管放大器的基极与发射极之间,构成负反馈网络,以抑制三极管极间电容造成的自激振荡。
9、稳频电容:在振荡电路中,起稳定振荡频率的作用。
10、定时电容:在RC时间常数电路中与电阻R串联,共同决定充放电时间长短的电容。
11、加速电容:接在振荡器反馈电路中,使正反馈过程加速,提高振荡信号的幅度。
12、缩短电容:在UHF高频头电路中,为了缩短振荡电感器长度而串联的电容。
13、克拉波电容:在电容三点式振荡电路中,与电感振荡线圈串联的电容,起到消除晶体管结电容对频率稳定性影响的作用。
14、锡拉电容:在电容三点式振荡电路中,与电感振荡线圈两端并联的电容,起到消除晶体管结电容的影响,使振荡器在高频端容易起振。
15、稳幅电容:在鉴频器中,用于稳定输出信号的幅度。
电容器的选型方法是什么?
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电容器的选型方法是什么?
电容器的选型方法主要包括以下步骤:
根据电路要求选择电容器种类:根据使用频率的高低选择合适的电容器种类,如叠层陶瓷电容器、固体钽电容器、液体铝电容器等。
根据环境温度变化要求选择合适的电容器,如固体钽电容器在高温下性能较好,而液体铝电容器在低温下性能较好。
根据电路要求选择电容器容量:根据电路要求的容量及允许偏差、额定电压等要求选择合适的电容器。
根据电路要求选择电容器工作电压:根据电路要求的电压及耐压能力选择合适的电容器,确保电容器的工作电压不高于其额定电压,同时留有一定余量。
根据电路要求选择电容器绝缘电阻和介质损耗:根据电路要求选择绝缘电阻大、介质损耗小的电容器,以确保电容器具有较高的绝缘性能和较低的能量损耗。
根据电容器工作环境选择电容器:根据电容器的工作环境选择合适的电容器,如在高湿环境下应选择密封性能好的电容器,在强磁环境下应选择铁芯电容器等。
考虑电容器的耐纹波能力:对于在滤波电路中使用的电容器,需要考虑其承受一定频率和幅值的交流电压和交流电流导致的发热冲击。
综上所述,电容器的选型需要考虑电路的要求、环境因素以及电
容器的性能参数等因素,根据具体的应用场景和需求进行合理选择。
电源设计中的电容选用规则

电源设计中的电容选用规则电源往往是我们在电路设计过程中最容易忽略的环节。
作为一款优秀的设计,电源设计应当是很重要的,它很大程度影响了整个系统的性能和成本。
电源设计中的电容使用,往往又是电源设计中最容易被忽略的地方。
一、电源设计中电容的工作原理在电源设计应用中,电容主要用于滤波(filter)和退耦/旁路(decoupling/bypass)。
滤波是将信号中特定波段频率滤除的操作,是抑制和防止干扰的一项重要措施。
根据观察某一随机过程的结果,对另一与之有关的随机过程进行估计的概率理论与方法。
滤波一词起源于通信理论,它是从含有干扰的接收信号中提取有用信号的一种技术。
“接收信号”相当于被观测的随机过程,“有用信号”相当于被估计的随机过程。
滤波主要指滤除外来噪声,而退耦/旁路(一种,以旁路的形式达到退耦效果,以后用“退耦”代替)是减小局部电路对外的噪声干扰。
很多人容易把两者搞混。
下面我们看一个电路结构:图中电源为A和B供电。
电流经C1后再经过一段PCB走线分开两路分别供给A和B。
当A 在某一瞬间需要一个很大的电流时,如果没有C2和C3,那么会因为线路电感的原因A端的电压会变低,而B端电压同样受A端电压影响而降低,于是局部电路A的电流变化引起了局部电路B 的电源电压,从而对B电路的信号产生影响。
同样,B的电流变化也会对A形成干扰。
这就是“共路耦合干扰”。
增加了C2后,局部电路再需要一个瞬间的大电流的时候,电容C2可以为A暂时提供电流,即使共路部分电感存在,A端电压不会下降太多。
对B的影响也会减小很多。
于是通过电流旁路起到了退耦的作用。
一般滤波主要使用大容量电容,对速度要求不是很快,但对电容值要求较大。
如果图中的局部电路A是指一个芯片的话,而且电容尽可能靠近芯片的电源引脚。
而如果“局部电路A”是指一个功能模块的话,可以使用瓷片电容,如果容量不够也可以使用钽电容或铝电解电容(前提是功能模块中各芯片都有了退耦电容—瓷片电容)。
集成电路中电容的选择

电路中电容的选择通常音频电路中包括滤波、耦合、旁路、分频等电容,如何在电路中更有效地选择使用各种不同类型的电容器对音响音质的改善具有较大的影响。
1.滤波电容整流后由于滤波用的电容器容量较大,故必须使用电解电容。
滤波电容用于功率放大器时,其值应为10000μF 以上,用于前置放大器时,容量为1000μF 左右即可。
当电源滤波电路直接供给放大器工作时,其容量越大音质越好。
但大容量的电容将使阻抗从10KHz 附近开始上升。
这时应采取几个稍小电容并联成大电容同时也应并联几个薄膜电容,在大电容旁以抑制高频阻抗的上升,如下图所示。
图 1 滤波电路的并联2.耦合电容耦合电容的容量一般在0.1μF~ 1μF 之间,以使用云母、丙烯、陶瓷等损耗较小的电容音质效果较好。
3.前置放大器、分频器等前置放大器、音频控制器、分频器上使用的电容,其容量在100pF~0.1μF 之间,而扬声器分频LC 网络一般采用1μF~ 数10μF 之间容量较大的电容,目前高档分频器中采用CBB 电容居多。
小容量时宜采用云母,苯乙烯电容。
而LC 网络使用的电容,容量较大,应使用金属化塑料薄膜或无极性电解电容器,其中无机性电解电容如采用非蚀刻式,则更能获取极佳音质电源滤波电容的大小,平时做设计,前级用4.7u,用于滤低频,二级用0.1u,用于滤高频,4.7uF的电容作用是减小输出脉动和低频干扰,0.1uF的电容应该是减小由于负载电流瞬时变化引起的高频干扰。
一般前面那个越大越好,两个电容值相差大概100倍左右。
电源滤波,开关电源,要看你的ESR(电容的等效串联电阻)有多大,而高频电容的选择最好在其自谐振频率上。
大电容是防止浪涌,机理就好比大水库防洪能力更强一样;小电容滤高频干扰,任何器件都可以等效成一个电阻、电感、电容的串并联电路,也就有了自谐振,只有在这个自谐振频率上,等效电阻最小,所以滤波最好!。
正确选择滤波电容器的几要素
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正确选择滤波电容器的几要素滤波电容器在开关电源中起着非常重要的作用,如何正确选择滤波电容,尤其是输出滤波电容的选择则是每个工程技术人员都十分关心的问题。
(1) 应根据电路要求选择电容器的类型。
对于要求不高的低频电路和直流电路,一般可选用纸介电容器,也可选用低频瓷介电容器。
在高频电路中,当电气性能要求较高时,可选用云母电容器、高频瓷介电容器或穿心瓷介电容器。
在要求较高的中频及低频电路中,可选用塑料薄膜电容器。
在电源滤波、去耦电路中,一般可选用铝电解电容器。
对于要求可靠性高、稳定性高的电路中,应选用云母电容器、漆膜电容器或钽电解电容器。
对于高压电路,应选用高压瓷介电容器或其他类型的高压电容器。
对于调谐电路,应选用可变电容器及微调电容器。
(2) 合理确定电容器的电容量及允许偏差。
在低频的耦合及去耦电路中,一般对电容器的电容量要求不太严格,只要按计算值选取稍大一些的电容量便可以了。
在定时电路、振荡回路及音调控制等电路中,对电容器的电容量要求较为严格,因此选取电容量的标称值应尽量与计算的电容值相一致或尽量接近,应尽量选精度高的电容器。
在一些特殊的电路中,往往对电容器的电容量要求非常精确,此时应选用允许偏差在±0.1%~±0.5%范围内的高精度电容器。
有个参考公式的,RC=(3-5)*(T/2)的,其中R是等效负载,T是周期=1/f=0.02s(f 按照市电50Hz算),如果前面那个系数取中间值4,那边这个滤波电容的容量就应该是:RC=2T=2*0.02=0.04,所以C=0.04/R(R是等效负载电阻),假设R=10ohm,那么这个电容的容量就是4000uF,实际就取4700uF了! (3) 选用电容器的工作电压应符合电路要求。
一般情况下,选用电容器的额定电压应是实际工作电压的1.2~1.3 倍。
对于工作环境温度较高或稳定性较差的电路,选用电容器的额定电压应考虑降额使用,留有更大的余量才好。
射频微波隔直耦合电容的选择

耦合电容的选取耦合与隔直电容串联在电路中,耦合电容选择适当能将保证射频能量得到最大限度的传输。
一个实际电容能否满足电路耦合要求,取决于随频率变化的电容相关参数:串联谐振频率FSR 、并联谐振频率FPR 、纯阻抗、等效串联电阻ESR 、插入损耗IL 和品质因数Q 。
上图50Ω线路中的两个射频放大器由耦合电容Co 连接,Rs 为ESR ,Ls 为ESL ,Cp 为寄生并联电容,与并联谐振频率FPR 有关。
阻抗幅值:2C L 2)X -(X ESR Z +=,很大一部分取决于其纯电抗)X -(X L C ,设计者需要知道电容在整个频带上的阻抗幅值。
串联谐振频率:LsCo21FSR π=,即自谐振频率,与本征容值Co 有关;此频率时,耦合电容阻抗的实部为ESR ,虚部为零。
ATC 耦合电容有关参数如下:其中,瓷介质电容ATC100A101(100pF )的FSR=1GHz ,ESR=0.072Ω,其Z-F 曲线如下图所示:频率低于FSR 时,电容纯阻抗表现为容性,阻抗幅值为C1ω,为双曲线; 频率高于FSR 时,电容纯阻抗表现为感性,阻抗幅值为L ω,为直线;测量电容的S21可发现:在FSR 时,电容提供最低阻抗通道;在FPR 时,电容阻抗猛然升高,引起极大损耗。
在耦合线路中,工作频率比FSR 稍高。
只要此时电容的纯阻抗(感性)不高,就不影响电路性能。
并联谐振频率FPR ,决定电容的带内插损。
在电容的FPR 处有明显衰减槽口,若FPR 落在工作频带内,则要考察衰减槽口深度,线路能否承受该损耗。
通常十分之几dB 的插损是可接受的。
ATC100A101(100pF 片式电容,水平安装,电容极板平行于线路板)插损与频率关系如下图:由上图可知,在200MHz~1.5GHz 之间,电容插损<0.1dB ;若将电容垂直安装,即电容极板垂直于线路板,就能压制1.6GHz 处的并联谐振窗口,电容的可用范围扩展到2.4GHz 左右。
电容种类与电容的选择

电容的选择1.根据使用频率的高低选择电容器种类:由于不同类型电容器的频率性能差别非常大,因此,如果某电路的工作频率非常高,超过MHz,而且电路信号强度较弱,此时,叠层陶瓷电容器是最佳的选择。
尽管都是滤波和储能充放电,在工作频率一定时,一定要考虑到不同种类的电容器的频率特性是否与电路工作频率相符合,因为不同种类电容器有自己合适的使用频率范围,所有的电容器都有随工作或测试频率的增加,电容器容量逐渐降低,损耗逐渐增加的现象。
否则电容器的基本容量和阻抗特性就会因为工作频率的过高或过低而发生很大变化。
最后可能导致电路信号特点不能达到设计要求。
如果工作频率在中频率段以下,对电容器在不同温度下的参数一致性要求较高,那么选择固体钽电容器可能较合适。
有时候,必须对他们的性能特点有所取舍,首先一定轻触某种电容器在哪方面的特点较好。
2.根据环境温度变化要求选择电容器种类不同种类电容器的温度特性差别非常大,如果用户使用的环境温度变化幅度较大,例如一年四季都在室外工作的电子设备,或者在较短时间从低空到温度极低的高空,此时,无论你的电容器作为滤波或充放电,你必须选择在宽温度范围内电容器容量和阻抗及漏电流变化最小的电容器。
否则,你的电路可能会在不同环境温度下呈现出不同的信号变化幅度。
非常有可能导致电路整体失效。
如果某电容器的实际使用一般都在温度变化非常小的环境下,则可以不必特别关心电容器的温度特性。
目前,电容器中温度特性最好的是固体钽电容器,某些高压固体钽电容器在-55~+125度的温度区间里容量的变化率可以达到-3-+5%以内,对于航空和宇航电路,电容器必须具有非常出色的温度特性才可以达到使用要求。
温度特性好坏如下所示:钽电容≥NPO型陶瓷电容器≥固体铝电容器≥液体钽电容器≥云母电容器≥叠层陶瓷电容器【MLCC】≥液体铝电容器如果电子整机工作环境温度变化较大,必须考虑到所选择的电容器在各种极限温度下电性能参数的变化范围是否满足要求。
射频微波隔直耦合电容的选择

耦合电容的选取耦合与隔直电容串联在电路中,耦合电容选择适当能将保证射频能量得到最大限度的传输。
一个实际电容能否满足电路耦合要求,取决于随频率变化的电容相关参数:串联谐振频率FSR 、并联谐振频率FPR 、纯阻抗、等效串联电阻ESR 、插入损耗IL 和品质因数Q 。
上图50Ω线路中的两个射频放大器由耦合电容Co 连接,Rs 为ESR ,Ls 为ESL ,Cp 为寄生并联电容,与并联谐振频率FPR 有关。
阻抗幅值:2C L 2)X -(X ESR Z +=,很大一部分取决于其纯电抗)X -(X L C ,设计者需要知道电容在整个频带上的阻抗幅值。
串联谐振频率:LsCo21FSR π=,即自谐振频率,与本征容值Co 有关;此频率时,耦合电容阻抗的实部为ESR ,虚部为零。
ATC 耦合电容有关参数如下:其中,瓷介质电容ATC100A101(100pF )的FSR=1GHz ,ESR=0.072Ω,其Z-F 曲线如下图所示:频率低于FSR 时,电容纯阻抗表现为容性,阻抗幅值为C1ω,为双曲线; 频率高于FSR 时,电容纯阻抗表现为感性,阻抗幅值为L ω,为直线;测量电容的S21可发现:在FSR 时,电容提供最低阻抗通道;在FPR 时,电容阻抗猛然升高,引起极大损耗。
在耦合线路中,工作频率比FSR 稍高。
只要此时电容的纯阻抗(感性)不高,就不影响电路性能。
并联谐振频率FPR ,决定电容的带内插损。
在电容的FPR 处有明显衰减槽口,若FPR 落在工作频带内,则要考察衰减槽口深度,线路能否承受该损耗。
通常十分之几dB 的插损是可接受的。
ATC100A101(100pF 片式电容,水平安装,电容极板平行于线路板)插损与频率关系如下图:由上图可知,在200MHz~1.5GHz 之间,电容插损<0.1dB ;若将电容垂直安装,即电容极板垂直于线路板,就能压制1.6GHz 处的并联谐振窗口,电容的可用范围扩展到2.4GHz 左右。
耦合电容的作用

耦合电容的作用一、什么是耦合电容耦合电容是一种用于连接电路中的信号传输和隔离的元件。
它通常由两个金属电极和其中填充的介质组成。
耦合电容的引脚连接到电路的输入和输出端,起到传递信号的作用。
二、耦合电容的作用耦合电容在电路中起到至关重要的作用。
以下是耦合电容的几个主要作用:1. 信号传输耦合电容用于将一个电路中的信号传输到另一个电路中。
当两个电路之间存在直流偏置时,耦合电容可以将直流分量隔离,只传输交流信号。
这样,耦合电容帮助保持电路的直流工作点,同时确保信号的传递。
2. 隔直隔交耦合电容还可以起到隔离直流和交流信号的作用。
在某些电路中,直流偏置可能会影响信号的传输和放大。
通过使用耦合电容,可以将直流偏置隔离,使得交流信号能够有效地传输和放大。
3. 阻止电压漂移耦合电容还可以用于阻止电压的漂移。
当电路中存在电容时,电流可以随着时间的推移而发生变化。
而通过使用耦合电容,可以保持稳定的电压,防止电流漂移对电路的影响。
4. 滤波器耦合电容广泛应用于电路中的滤波器。
滤波器用于去除电路中的高频或低频信号,以使得只有特定频率范围内的信号被传输。
耦合电容在滤波器中起到隔离和传递信号的作用,帮助实现滤波效果。
三、耦合电容的选择和参数选择合适的耦合电容对于电路的性能至关重要。
以下是选择耦合电容时需要考虑的几个参数:1. 容值耦合电容的容值决定了电路中信号的传输范围。
较大的容值可以传递更广泛的频率范围,但也会对信号的传输速度产生影响。
因此,根据电路的需求,需要选择合适的容值。
2. 电压等级耦合电容的电压等级应与电路中的电压匹配。
选择过小的电压等级可能导致电容损坏和电路故障。
3. 介质材料耦合电容的介质材料也对其性能有影响。
常见的介质材料包括铝电解电容、陶瓷电容和聚合物电容。
根据电路的要求,需要选择合适的介质材料。
4. 尺寸和封装耦合电容的尺寸和封装也需要考虑。
选择合适的尺寸和封装可以确保电容易于安装和布局,并且能够满足电路的空间要求。
耦合容和反馈电容的取值范围

耦合容和反馈电容的取值范围嘿,朋友们!咱们今天来聊聊耦合容和反馈电容的取值范围,这可是个有趣又有点复杂的话题呢。
先来说说耦合电容吧。
想象一下,耦合电容就像是电路中的桥梁,连接着不同的部分,让信号能够顺利通过。
那它的取值范围怎么确定呢?这可不能随便瞎搞。
如果取值太小,就好比这座桥太窄啦,信号就像拥挤的人群,过不去,会导致信号衰减得厉害,甚至丢失一些重要的信息。
这难道不糟糕吗?要是取值太大呢,又好像这座桥太宽太浪费,不仅增加成本,还可能引入一些不必要的干扰。
再讲讲反馈电容。
反馈电容就像是电路的调节器,影响着整个系统的稳定性和性能。
取值小了,反馈作用就弱,系统可能变得不稳定,就像失去了缰绳的野马,难以控制。
这能行?取值大了呢,反馈太强,系统又可能反应迟钝,就像被束缚住手脚的运动员,没法发挥出最佳水平。
那怎么才能找到合适的取值范围呢?这得综合考虑好多因素呢!比如电路的工作频率,频率高,电容取值就得小一些,不然跟不上节奏。
这就跟跑步比赛一样,速度快了,步伐就得小而快,不然就乱套啦。
还有输入输出的阻抗,这就好比是道路的宽窄,阻抗大,电容取值就得相应调整。
就像在宽路上开车和在窄路上开车,方向盘的转动幅度可不一样。
另外,信号的幅度和噪声水平也很重要。
信号强,电容可以适当大一点;噪声多,就得小心选择,不然噪声就像调皮的孩子,到处捣乱。
总之,确定耦合容和反馈电容的取值范围可不是一件轻松的事儿,得像侦探一样,仔细分析各种线索,才能找到最合适的答案。
朋友们,可别马虎对待,不然电路可能就闹脾气,不好好工作啦!我的观点是,在确定耦合容和反馈电容的取值范围时,一定要综合考量多种因素,反复试验和计算,才能找到那个能让电路稳定高效运行的“黄金范围”。
电容器在射频与微波电路中的运用一、电容器基本高频参数:1

电容器在射频与微波电路中的运用一、电容器基本高频参数:1.电容器高频等效电路图:一个实际的电容器在极低频时,可以把它看作为一个单独的电容器来使用。
但是,一旦频率上升到射频、微波阶段,电容器随频率而来的寄生参数就不能忽略了。
下图是一个电容器在高频下的等效电路图,其中等效并联电阻Rp(由电介质损耗而来)在图上没有画出,因为Rp仅在低频下起作用,高频下没有影响(由于高频下“趋肤效应”的影响,电介质损耗在高频下几乎不起作用)。
图1其中:C为所需电容、Rs为等效串联电阻(ESR)、Ls为等效串联电感(ESL)、等效并联电容(Cp)2.串联谐振频率(FSR)、并联谐振频率(FPR) :由电容器的高频等效电路图出发,首先讨论电容器的两个谐振频率:即串联谐振频率(FSR)、并联谐振频率(FPR)。
由电路图可以得到此模块的阻抗表达式:Z =1/(jwCp+1/(Rs+jwLs-j/wC)) w 为角频率。
所谓谐振频率,是指阻抗频率变化中,净电抗为零时的频率。
此阻抗的幅值|Z|与频率的关系,可以从下面来考虑:由于Cp值非常小,所于在频率不高时,可以暂时不考虑。
此时电路就是简单的串联RCL电路,其谐振发生在XL=Xc 时,即wLs= 1/(wC),得到w=1/sqrt(C*Ls),即下图中的Ws。
当频率继续上升时(大于Ws),电容器已经对外表现为一个小电感,此小电感随着频率上升逐渐变大,当其XL与等效并联电容Cp的Xc相等时,电容器就发生并联谐振,此频率称为第一并联谐振频率。
频率继续上升,电容器的阻抗频率特性更复杂,会发生第二并联谐振、第三并联谐振等等。
图2由上面的阻抗频率关系分析过程来看:以下几点说明尤为重要。
1)串联谐振频率(FSR)也叫自谐振频率,是电容器净电抗为零时的频率,此频率值f=1/(2pi*sqrt(C*Ls))。
此时电容器的阻抗幅值最小等于等效串联电阻(ESR)。
在电路运用中作为隔直耦合、旁路用的电容器均要求阻抗越小越好(提供最好的交流通道)。
各种电容的用法和选择

电容的用法和选择问:我想知道如何为具体的应用选择合适的电容器,但我又不清楚许多不同种类的电容器有哪些优点和缺点?答:为具体的应用选择合适类型的电容器实际上并不困难。
一般来说,按应用分类,大多数电容器通常分为以下四种类型(见图14.1):²交流耦合,包括旁路(通过交流信号,同时隔直流信号)²去耦(滤掉交流信号或滤掉叠加在直流信号上的高频信号或滤掉电源、基准电源和信号电路中的低频成分)²有源或无源RC滤波或选频网络²模拟积分器和采样保持电路(捕获和储存电荷)尽管流行的电容器有十几种,包括聚脂电容器、薄膜电容器、陶瓷电容器、电解电容器,但是对某一具体应用来说,最合适的电容器通常只有一两种,因为其它类型的电容器,要么有的性能明显不完善,要么有的对系统性能有“寄生作用”,所以不采用它们。
问:你谈到的“寄生作用”是怎么回事?答:与“理想”电容器不同,“实际”电容器用附加的“寄生”元件或“非理想”性能来表征,其表现形式为电阻元件和电感元件,非线性和介电存储性能。
“实际”电容器模型如图14.2所示。
由于这些寄生元件决定的电容器的特性,通常在电容器生产厂家的产品说明中都有详细说明。
在每项应用中了解这些寄生作用,将有助于你选择合适类型的电容器。
图14.2 “实际”电容器模型问:那么表征非理想电容器性能的最重要的参数有哪些?答:最重要的参数有四种:电容器泄漏电阻RL(等效并联电阻EPR)、等效串联电阻(ESR)、等效串联电感(ESL)和介电存储(吸收)。
电容器泄漏电阻,RP:在交流耦合应用、存储应用(例如模拟积分器和采样保持器)以及当电容器用于高阻抗电路时,RP是一项重要参数,电容器的泄漏模型如图1 4.3所示。
图14.3 电容器的泄漏模型理想电容器中的电荷应该只随外部电流变化。
然而实际电容器中的RP使电荷以R C时间常数决定的速率缓慢泄漏。
电解电容器(钽电容器和铝电容器)的容量很大,由于其隔离电阻低,所以漏电流非常大 (典型值5~20nA/μF),因此它不适合用于存储和耦合。
射频隔直电容

射频隔直电容射频隔直电容是一种特殊的电容器,它在射频(Radio Frequency)电路中起着重要的作用。
在射频电路中,信号频率较高,而直流信号(直流电压)需要被隔离或滤除,这就需要射频隔直电容的应用。
射频隔直电容主要用于对射频信号和直流信号进行隔离,使射频信号能够通过,而直流信号被隔离。
在射频电路中,射频隔直电容通常与电感器(inductor)一起使用,组成一个滤波电路。
这样,射频信号可以顺利通过电感器,而直流信号则被隔离,从而实现了射频信号和直流信号的分离。
射频隔直电容的工作原理是利用其特殊的电容结构来实现对信号的隔离。
它通常由两个电极(一正一负)和介质层(通常是绝缘材料)组成。
当射频信号通过电容时,由于其频率较高,会形成电场,而介质层会对这个电场进行屏蔽,使其在直流信号上没有明显的影响。
而直流信号则不会形成电场,因此被隔离在电容器的一侧。
射频隔直电容的特点是具有较小的直流电阻和较大的射频电容。
这是因为在射频电路中,要求电容器对射频信号具有较低的阻抗,以保证信号传输的质量。
而对直流信号来说,电容器则需要具有较高的电阻,以避免对直流电压的影响。
射频隔直电容的选择和设计需要考虑多方面的因素,包括工作频率、容值、耐压等。
对于不同的射频电路,选择合适的射频隔直电容是至关重要的,它直接影响到整个电路的性能和稳定性。
在实际应用中,射频隔直电容广泛用于无线通信、雷达、射频放大器等射频电路中。
它可以起到滤波、隔离、耦合等作用,保证射频信号的传输质量和稳定性。
射频隔直电容在射频电路中扮演着重要的角色,它能够实现对射频信号和直流信号的分离和隔离,保证射频信号的传输质量。
在设计和选择射频隔直电容时,需要考虑多个因素,以确保电路的性能和稳定性。
射频隔直电容的应用广泛,是现代射频技术不可或缺的组成部分。
数据传输中耦合电容的选择与应用

数据传输中耦合电容的选择与应用某次对于SATA数据传输耦合电容大小感兴趣,于是查找了一些文献对此进行学习总结,AC 耦合电容在很多高速数字信号传输方面都有使用,网卡、SATA以及codec甚至在我们并不特别熟悉的视频传输等等这些地方应用比较多,其选择过大或者过小都会影响数据传输,出现丢包或者传输,或者数据出错的情况,在这个时候我们需要综合考虑设计理念、成本因素以及品质因素来综合考虑耦合电容的选择,前提是我们对于各种不同类型电容参数上的区别有一定了解.1.AC耦合电容的参数选择为了方便进行分析,我们可以将数据传输中耦合电容以及负载电阻(或者终端电阻)回路归一化等效为RC一阶高通电路如下:Figure 1: RC耦合电路我们可以发现,在这样的信道模型中,一段时间内,如果驱动器驱动到线路上为同一码型,则在这段时间内,高速互连通道的特性与RC高通特性的完全一致,图1的C相当于图2中的AC耦合电容,R相当于接收器的100ohm终端匹配电阻。
同一码型持续的时间段中,接收器上接收到的电压呈指数级别降低,时间越长,电压降低越多。
假设驱动器发送连“1”码比特流到线路上,随着时间的延续,接收器接收到的电压会逐渐降低,即图1中的LF Droop(low frequency 低频衰减,因为RC电路具有高通滤波特性,所以电路的低频分量衰减较大),时间越长,LF Droop越大,一旦码型发生变化后,比如图2中改变为“0”码,接收器上的电压会迅速降低并反相,因为LF Droop的影响,电压降低的起点会比理想位置低,导致从“1”码到“0”码的变化边沿时刻会比理想位置有所提前,这个与理想位置的偏移量就是由AC耦合所带来的PDJ(Pattern-dependent jitter)。
显然,高通滤波RC电路的3dB转折频率点越低,即RC常数越大,低频分量通过得越多,LF Droop越小,PDJ就越小,因为R的值固定,所以C越大,PDJ越小,选择较大的C对抑制PDJ有利。
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耦合电容的选取
耦合与隔直电容串联在电路中,耦合电容选择适当能将保证射频能量得到最大限度的传输。
一个实际电容能否满足电路耦合要求,取决于随频率变化的电容相关参数:串联谐振频率FSR 、并联谐振频率FPR 、纯阻抗、等效串联电阻ESR 、插入损耗IL 和品质因数Q 。
上图50Ω线路中的两个射频放大器由耦合电容Co 连接,Rs 为ESR ,Ls 为ESL ,Cp 为寄生并联电容,与并联谐振频率FPR 有关。
阻抗幅值:2C L 2)X -(X ESR Z +=,很大一部分取决于其纯电抗)X -(X L C ,设计者需要知道电容在整个频带上的阻抗幅值。
串联谐振频率:LsCo
21FSR π=,即自谐振频率,与本征容值Co 有关;此频率时,耦合电容阻抗的实部为ESR ,虚部为零。
ATC 耦合电容有关参数如下:
其中,瓷介质电容ATC100A101(100pF )的FSR=1GHz ,ESR=0.072Ω,其Z-F 曲线如下图所示:
频率低于FSR 时,电容纯阻抗表现为容性,阻抗幅值为C
1ω,为双曲线; 频率高于FSR 时,电容纯阻抗表现为感性,阻抗幅值为L ω,为直线;
测量电容的S21可发现:
在FSR 时,电容提供最低阻抗通道;
在FPR 时,电容阻抗猛然升高,引起极大损耗。
在耦合线路中,工作频率比FSR 稍高。
只要此时电容的纯阻抗(感性)不高,就不影响电路性能。
并联谐振频率FPR ,决定电容的带内插损。
在电容的FPR 处有明显衰减槽口,若FPR 落在工作频带内,则要考察衰减槽口深度,线路能否承受该损耗。
通常十分之几dB 的插损是可接受的。
ATC100A101(100pF 片式电容,水平安装,电容极板平行于线路板)插损与频率关系如下图:
由上图可知,在200MHz~1.5GHz 之间,电容插损<0.1dB ;若将电容垂直安装,即电容极板垂直于线路板,就能压制1.6GHz 处的并联谐振窗口,电容的可用范围扩展到2.4GHz 左右。
所以改变安装取向可扩展电容的适用频率范围,用于宽带耦合电路。
等效串联电阻ESR 和品质因数Q :
ESR 是电容内所有串联损耗的总和,由介质损耗SD R 和金属损耗SM R 组成,一般为mΩ级。
SM SD R R ESR +=
介质损耗SD R ,由介质材料特性决定,每种介质材料都有自己的损耗系数,通常称损耗正切或耗散系数(DF )。
损耗造成介质发热,极端情况下使元件失效。
耗散系数(DF )是介质损耗很好的指示,通常在低频(1MHz )时测得,因为该损耗在低频时起主导作用。
金属损耗SM R ,由电容中所用金属材料的导电性决定,包括电极板、终端和阻挡层等,SM R 造成电容发热,极端情况下使元件失效。
高频时,这些损耗包括“趋肤效应”,损耗程度和频率关系为f 。
产品说明中的“ESR -频率”曲线通常集中在金属损耗为主的频率范围内,介质损耗可忽略不计。
品质因数:ESR
X -X ESR X Q C L N ==,即电容纯电抗与ESR 的比值。
设计者需知道电容在整个工作频带内,特别是高于FSR 时的ESR ,在趋肤效应开始影响损耗时,ESR 正比于f ,此时趋肤效应为主要损耗来源。
衰减槽口在FPR 处产生,槽口深度与ESR 成反比,所以电容的ESR 对FPR 处的衰减槽口影响很大。
隔直电容取值:(旁路电容也按此取值)
100MHz 取1000pF
400MHz 取100pF
900MHz 取33pF
1.2GHz 取10pF
2.5GHz 取5pF
10GHz 取1~2pF
0.8pF
大于2GHz 采用陶瓷微波芯片电容 经验公式:f
f 301251>C ≈*⨯π ,f 为要通过的最低频率。
100kHz 信号用0.01uf 电容测的输出为-5dbm ,换成0.1uf 的,输出为5dBm 。
除满足x=1/wc 外,频率太高时要考虑q 值,要用高q 值微波电容
微波去耦电容也有用微带线设计,有扇形,有方形,尺寸和工作频率相关。