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滤波原理.docx

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文档介绍:滤波原理
电源滤波电路 注:本文献只用于学习,禁止任何商业用途!!!
电感的阻抗与频率成正比,,电感可以阻扼高频通过,电容可以阻扼低频 ,就可过滤各种频率信号 无怪乎,有人曾经说过,设计就是折衷的艺术!
去耦电容和旁路电容的区别
旁路电容不是理论概念,而是一个经常使用的实用方法,在 50 -- 60 年代,这个词也就有它特有的含义,现在已不多用。电子 管或者晶体管是需要偏置的,就是决定工作点的直流供电条件。例如电子管的栅极相对于阴极往往要求 加有负压,为了在一个 直流电源下工作,就在阴极对地串接一个电阻,利用板流形成阴极的对地正电位,而栅极直流接地,这种偏置技术叫做“自偏”, 但是对(交 流)信号而言,这同时又是一个负反馈,为了消除这个影响,就在这个电阻上并联一个足够大的点容,这就叫旁路 电容。后来也有的资料把它引申使用于类似情况。 去耦电容在集成电路电源和地之间的有两个作用:一方面是本集成电路的蓄能电容,另一方面旁路掉该器件的高频噪声。数字
电路中典型的去耦电容值是 µF。这个电容的分布电感的典型值是 5µH。µF 的去耦电容有 5µH 的分布电感,它的并行共 振频率大约在 7MHz 左右,也就是说,对于 10MHz 以下的噪声有较好的去耦效果,对 40MHz 以上的噪声几乎不起作用。1µF、 10µF 的电容,并行共振频率在 20MHz 以上,去除高频噪声的效 果要好一些。每 10 片左右集成电路要加一片充放电电容,或 1 个蓄能电容,可选 10µF 左右。最好不用电解电容,电解电容是两层薄膜卷起来的,这种卷起来的 结构在高频时表现为电感。 要使用钽电容或聚碳酸酯电容。去耦电容的选用并不严格,可按 C=1/F,即 10MHz 取 µF,100MHz 取 µF。 一般来说,容量为 uf 级的电容,象电解电容或钽电容,他的电感较大,谐振频率较小,对低频信号通过较好,而对高频信号, 表现出 较强的电感性,阻抗较大,同时,大电容还可以起到局部电荷池的作用,可以减少局部的干扰通过电源耦合出去;容量 为 ~ 的电容,一般为陶 瓷电容或云母电容,电感小,谐振频率高,对高频信号的阻抗较小,可以为高频干扰信号提 供一条旁路,减少外界对该局部的耦合干扰 旁路是把前级或电源携带的高频杂波或信号滤除;去藕是为保正输出端的稳定输出(主要是针对器件的工作)而设的“小水塘 ”, 在其他大电流工作时保证电源的波动范围不会影响该电路的工作;补充一点就是所谓的藕合:是在前后级间传递信号而不互相 影响各级静态工作点的元件 有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容的主要功能就是提供一个局部的直流电源给有源器件,以 减少开关噪声在板上的传播和将噪声引导到地。
摘引自伦德全《电路板级的电磁兼容设计》一文,该论文对噪声耦和路径、去耦电容和旁路电容的使用都讲得不错。请参阅。 从电路来说,总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大,驱动电路要把电容充电、放电,才能完成信号的跳变, 在上升沿比较陡峭的时候,电流比 较大,这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流,由于电路中的电感,电阻(特别是芯片管 脚上的电感,会产生反弹),这种电流相对于正常情况来说实际上就是一 种噪声,会影响前级的正常工作。这就是耦合。 去耦电容就是起到一个电池的作用,满足驱动电路电流的变化,避免相互间的耦合干扰。 旁路电容实际也是去耦合的,只是旁路电容一般是指高频旁路,也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频旁路 电容一般比较小,根据谐振频率一般是 , 等,而去耦合电容一般比较大,是 10u 或者更大,依据电路中分布参数,
以及驱动电流的变化大小来确定。
PCB 版图设计――基于高速 FPGA 的 PCB 设计技术 去耦和旁路电容器 去耦和旁路电容器
另一个确定 PCB 的实际性能是否符合预期的重要方面需要通过增加去耦和旁路 电容进行控制。增加去耦电容器有助于减小 PCB 的电源与地平面之间的电感,并 有助于控制 PCB 上各处的信号和 IC 的阻抗。 旁路电容有助于为 FPGA 提供一个干 净的电源(提供一个电荷库)。 传统规则是在方便 PCB 布线的任何地方都应布置去 耦电容,并且 FPGA 电源引脚的数量决定了去耦电容的数量。但是,FPGA 的超高 开关速度彻底打破了这种陈规。
在典型的 FPGA 板设计中,最靠近电源的电容为负载的电流变化提供频率补偿。 为了提供低频滤波并防止电源电压下降,要使用大的去耦电容。电压下降是由于 设