<浅谈一个大电容并联一个小电容的问题>

来源:互联网 发布:win7优化软件推荐 编辑:程序博客网 时间:2024/04/29 17:51

在电子电路中经常会碰到这样一类电路,即在一个大的电容上还并联着一个小的电容。电容的这种接法到底起着什么样的作用?为了找出这个问题的答案,在网上查了些资料,看到很多人给出的观点几乎都集中在这一点上,那就是:大电容用于滤除低频,小电容用于滤除高频。于是乎都接受了这个观点(在稳压电源电路就经常使用这种电路)但是,当回过头来想想为什么这样接时,上述观点似乎又跟理论产生了些矛盾,因为从理论上讲电容的阻抗为1/jwC,对于高频信号来说,电容值越大,在电路中显现出来的阻抗就越小,这样不是更有利于滤除高频信号吗(不知道大家有没有这样想过)?那为什么这里说大电容用于滤除低频,而小电容用于滤除高频呢? 
后来经过分析找出了问题的所在,原来啊,问题主要出现在分析电容电路时只考虑了电容在低频的情况(出现上述矛盾),而忽略了电容在高频下条件下的等效电路。下面分享一下个人理解,若有出入的地方,希望能指出!
电容器
由介质隔开的两导体即构成电容。作为电路元件的电容器一般只考虑其电容量值(标称值),在理论上也只按电容量来处理(低频时)。但实际上一个电容器的等效电路却如下图(a)所示。其中,电阻Rc为极间绝缘电阻,它是由于两导体间的介质的非理想(非完全绝缘)所致; 电感Lc为分布电感,小容量电容器的引线电感也是其重要组成部分 
 

理想电容器的阻抗为1/(jωC),如上图(b)虚线所示,其中,f 为工作频率,ω=2πf。但实际的电容器在高频运用时的阻抗频率特性如上图(b)实线所示,呈V形特性,而且其具体形状与电容器的种类和电容量的不同有关。由此可知,每个电容器都有一个自身谐振频率SRF(Self Resonant Frequency)。当工作频率小于自身谐振频率时,电容器呈正常的电容特性,但当工作频率大于自身谐振频率时,电容器将等效为一个电感。


大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,这导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称ESL),电感对高频信号的阻抗(jwL)是很大的,因此大电容的高频特性不好;相反,小容量电容(贴片电容)体积做得很小,因此所等效的分布电感很小了,从而可以这么理解,小容值的电容有很好的高频特性,但由于电容容量比较小,对低频信号的阻抗大,所以,如果我们为了使低频、高频信号都可以很好的通过,就可以采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常用滤除高频的小电容为0.1uF(104)的瓷片电容,当频率更高时还可以并联更小的电容,例如几pF,几百pF。在数字电路中,一般都要给每个芯片的电源引脚并联一个104的电容导地(滤除高频干扰,提高电源稳定性,它越靠近芯片位置越好)


独石电容、纸介电容、电解电容、低频瓷介、涤纶电容(一般是容量较大)不适用于高、中频电路,可用低频、电源滤波等电路中


云母电容、基苯乙烯电容、高频瓷介、空气介质电容等(一般是容量较小)适合在高频、中频电路中使用