如何選擇電容器實現高性能的EMI濾波
加入技術交流群
電氣器噪聲可以以許多不同的方式引起。在數字電路中，這些噪聲主要由開關式集成電路，電源和調整器所產生，而在射頻電路中則主要由振蕩器以及放大電路產生。無論是電源和地平面上，還是信號線自身上的這些干擾都將會對系統的工作形成影響，另外還會產生輻射。
本文將重點討論多層陶瓷電容器，包括表面貼裝和引腳兩種類型。討論如何計算這些簡單器件的阻抗和插入損耗之間的相互關系。文中還介紹了一些改進型規格的測試，如引線電感和低頻電感，另外，還給出了等效電路模型。這些模型都是根據測得的數據導出的，還介紹了相關的測試技術。針對不同的制造工藝，測試了這些寄生參數，并繪制出了相應的阻抗曲線。
阻抗和插入損耗
所幸的是，電容器還算簡單的器件。由于電容器是一個雙端口器件，故僅有一種方法與傳輸線并接。不要將該器件看作一只電容器，更容易的方法是將其看作為一個阻抗模塊。當其與傳輸線并聯時，甚至可以將其視作為一個導納模塊(見圖1)。
 |
圖1：將電容器視作為阻抗模塊。 |
 |
 |
Z0=傳輸線阻抗
??=阻抗模塊的相角
有一些插入點可以來觀察方程2。首先，對于一個高性能的陶瓷電容器來說，其相角在整個頻段中都非常接近±90°，只有諧振點附近除外(見圖2)。
 |
圖2：1000-pF陶瓷電容器的典型阻抗幅相特性。 |
已知±90°的余弦接近0，故方程2可以被簡化為：
 |
 |
 |
表1：1000-pF旁路電容器的阻抗和求得的插入損耗。 |
這些方程中的唯一問題就是需要知道一系列不同電容值的阻抗。
多層陶瓷電容器(MLCC)串聯模型
對于MLCC電容器來說，最簡單的(當然也是最有效的)模型是串聯模型(見圖3)。
 |
圖3：陶瓷電容器的等效串聯模型。 |
該模型給出了適用于絕大多數表面貼裝MLCC的正確阻抗曲線。記住電容值將隨溫度和直流偏置而變化。等效串聯電阻(ESR)隨溫度、直流偏置和頻率變化，而等效串聯電感(ESL)卻基本保持不變。對阻抗來說，也許最重要的部分是諧振點，因為這是衰減最大的頻率。眾所周知，計算諧振頻率的公式是：
 |
 |
圖4：兩只0.1 μF電容器的阻抗曲線比較。 |
低電感電容的最大優點體現在數字電路退耦中。利用如下簡單的電感方程：
 |
引腳電容器
引腳電容相對于表面貼裝電容器，除了增加了引腳之外，其他并沒有什么不同。其等效模型與MLCC模型一樣，除了增加了引腳所產生的電感之外，見圖5。
評論