单片机电路电容去耦和滤波的问题？

hahadiy

单片机电路电容去耦和滤波的问题？ [复制链接]

 

  单片机电路上并了两个电容，1个104，1个10UF，那么他们的作用是去耦对吗？根据我看到的资料说是容抗=1/(2*PI*f*C)，不是说电容是滤波，是允许通过相应的频率吗？怎么又成了滤除高频什么的了？是不是矛盾呢，该怎么解释呢？ 求指点 谢谢！

maychang

一点也没有矛盾。
所谓“电容是滤波，是允许通过相应的频率”、“滤除高频”，仅仅是对电路中电容作用的通俗说法。
其根本，就是 容抗=1/(2*PI*f*C)。无论电容用在电路中何处，用此式去解释就够了。

tdshawn

小电容滤高频，大电容滤低频。大小成对出现的情况是高低频都有干扰。

hahadiy

maychang 发表于 2016-5-27 21:31
一点也没有矛盾。
所谓“电容是滤波，是允许通过相应的频率”、“滤除高频”，仅仅是对电路中电容作用的通 ...

还是有点迷惑，是允许通过高频和低频的意思吗？

hahadiy

tdshawn 发表于 2016-5-27 21:34
小电容滤高频，大电容滤低频。大小成对出现的情况是高低频都有干扰。

嗯，谢谢 那对它们的频率都允许通过吗？不是滤除高频这个说法了？

maychang

hahadiy 发表于 2016-5-27 21:36
还是有点迷惑，是允许通过高频和低频的意思吗？

不知道你所说“是允许通过高频和低频的意思吗？”是指2楼或者首帖哪句话。

hahadiy

maychang 发表于 2016-5-27 21:40
不知道你所说“是允许通过高频和低频的意思吗？”是指2楼或者首帖哪句话。

多谢指点，是我自己理解的，，我以为小电容的作用是允许电路能够通过高频，大电容可以允许电路通过低频，是我理解错了吗。？

qwqwqw2088

看看实际电容大小



一个是大蓄水池，一个是小的高速近似短路水池
Xcap=1/2лfC，工作频率越高，电容值越大则电容的阻抗越小

yuzhimude

从单片机引脚出来的信号是高低电平信号，但是经过线路传输，会受到外界干扰，可能会有抖动，例如5V输出，可能会抖动到6V或者是4V甚至更高，而且这些抖动可能频率很高也有可能频率很低，加上1个104，1个10UF电容，就能降低这些抖动，使输出的电平平稳不受外界干扰（104消除高频干扰，10UF消除低频干扰），另外对如电源来说，可能会用一个更大的电容代替10UF的，此时除了滤低频，还有蓄能的作用

hahadiy

qwqwqw2088 发表于 2016-5-27 21:55
看看实际电容大小



一个是大蓄水池，一个是小的高速近似短路水池
Xcap=1/2лfC，工作频率越高，电容 ...

谢谢! 是这样吗？ 是想成理想模型，然后小电容对电源的高频产生了较大的阻抗，以至于消除了高频信号？

maychang

hahadiy 发表于 2016-5-27 21:46
多谢指点，是我自己理解的，，我以为小电容的作用是允许电路能够通过高频，大电容可以允许电路通过低频， ...

这个问题稍稍复杂一点。
铝电解电容是铝箔卷绕而成。既然是导体卷绕，不可避免地电解电容会含有电感性质。所以电解电容应该看成一个小电感和电容串联。频率较低时，电感作用不大(感抗很小)，可以忽略。但频率升高到一定程度，电感的作用就不可忽视，当感抗与容抗相等时，电解电容总阻抗最小(串联谐振)。频率再高，电解电容的总阻抗反而会随频率升高而变大(感抗起主要作用)。此时，就需要一支无感的小电容与电解电容并联，保持低阻抗。这就是常见一支电解电容和一支小无感电容并联的由来。

hahadiy

yuzhimude 发表于 2016-5-27 21:59
从单片机引脚出来的信号是高低电平信号，但是经过线路传输，会受到外界干扰，可能会有抖动，例如5V输出，可 ...

谢谢！ 就是此处电容可以降低过高的和过低的频率带来的影响是吧

maychang

hahadiy 发表于 2016-5-27 21:46
多谢指点，是我自己理解的，，我以为小电容的作用是允许电路能够通过高频，大电容可以允许电路通过低频， ...

还有一些电路板设计，一块板上只用一支电解电容，放在电源入口处，但几乎每片芯片旁边都放置一支较小的无感电容。这是比较节省成本又能够实现目标(滤波或者叫旁路)的优秀设计。

bobde163

hahadiy 发表于 2016-5-27 22:11
谢谢! 是这样吗？ 是想成理想模型，然后小电容对电源的高频产生了较大的阻抗，以至于消除了高频信号？

从你给的公式来理解就是，不同容值的电容在频率一定时经过公式算出来的容抗是不一样的，这里求出来的容抗就是电容对该频率信号的衰减程度，就像是电阻的阻值一样，对于一个确定的频率，一个确定容值的电容就恒定的容抗，这个可以从公式中验证，这样在电路中这个电容可以看作是相对这个频率的信号来说是一个确定了“阻值”的电阻了。

qwqwqw2088

理想的电容，高频段电容不再是一个单纯的电容，更应该把它看成电容和电感的串联高频等效电路

hahadiy

maychang 发表于 2016-5-27 22:18
这个问题稍稍复杂一点。
铝电解电容是铝箔卷绕而成。既然是导体卷绕，不可避免地电解电容会含有电感性质 ...

谢谢！ 也就是这样的设计是为了保持住低阻抗，也就是电源还是有带着高频的话，那么起到主要抑制作用的是电解电容咯？

hahadiy

bobde163 发表于 2016-5-27 22:29
从你给的公式来理解就是，不同容值的电容在频率一定时经过公式算出来的容抗是不一样的，这里求出来的容抗 ...

好的 谢谢 额 还是不确定 是不是大电容才是对电源的高频信号起了主要抑制作用啊，，毕竟不是理想的情况，不是说高频状态下，电解电容的阻抗会很大吗？

hahadiy

“大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。 大容量的电容由于制造工艺限制存在比较大的电感，所以滤高频波反而用小电容；滤低频波用大电容主要是为了负载的电流足够和纹波足够小，如果不管这些，滤低频波也可以用小电容。”  或是这样？

hahadiy

qwqwqw2088 发表于 2016-5-27 22:29
理想的电容，高频段电容不再是一个单纯的电容，更应该把它看成电容和电感的串联高频等效电路

嗯嗯 是这样吗？“大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。 大容量的电容由于制造工艺限制存在比较大的电感，所以滤高频波反而用小电容；滤低频波用大电容主要是为了负载的电流足够和纹波足够小，如果不管这些，滤低频波也可以用小电容”

maychang

hahadiy 发表于 2016-5-27 22:32
谢谢！ 也就是这样的设计是为了保持住低阻抗，也就是电源还是有带着高频的话，那么起到主要抑制作用的是 ...

“这样的设计是为了保持住低阻抗，也就是电源还是有带着高频的话，那么起到主要抑制作用的是电解电容咯？”
这样的设计是为了在很宽频率范围内保持低阻抗，这一点毫无疑问。
对普通开关电源来说，开关频率很少超过1MHz。在1MHz频率下，仍是电解电容起主要作用。较小的无感电容要到频率为数MHz以上才起主要作用。