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去耦和旁路电路属性—谐振

2023年08月24日 14:16 l749988 作者:l749988 用户评论(0

  当选择旁路和去耦电容时,会牵涉到计算电容器的充、放电自谐振频率,这可通过逻辑系列结合所使用的时钟速度计算。电容器的电容值选择还是必须根据该电容器在电路中的容抗。低于谐振频率以下,电容器表现为容性,高于谐振频率以上,电容器表现为感性。如表1所示,描述了两种类型的陶瓷电容器的自谐振频率,其中一种是标准的0.25 In引线类型,另一种是表面安装类型。可从表中发现,表面安装电容器的自谐振频率比标准的0.25 In引线类型的要高很多。这种更高的自谐振频率是因为它有更低的引线电感,更小的封装尺寸。如表5-2所示,显示了不同频率下的15nH电感器的感抗值。这个感抗值是由电容器的引线长度和在典型PCB上的安装方式所决定的。

  引线电容只不过是有引线的表面安装器件。一般来说,一个典型的引线电容其电感平均大约为每0.1in引线2.5 nH。由此推算,表面安装电容器的引线长度电感平均为1nH。

  

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  表1 电容器的自谐振频率大概值(基于引线长度)

  电感器的频率改变时,其阻抗值也会改变,不像电容器那样改变谐振响应。在电感器周围的寄生电容会产生并联谐振进而改变其响应。电路的频率越高,其阻抗越大。当使用电容器作为去耦考虑时,由于存在引线中的电感,所以设计中必须重点考虑。表面电容器在更高频率时的性能比径向或轴向电容要好,这是因为其有更低的内部引线电感。

  

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  表2 nH电感的感抗与频率对照表

  在对不同封装尺寸的表面安装电容器进行“SPICE”测验或分析时,相同电容值的所有电容器在保持其他测验常数不变的情况下,不同封装尺寸的电容器其自谐振频率仅有几个MHz的改变c现在产品中常见的1210、0805和0603的表面安装电容器,使用不同的电介质材料。电介质材料对改变电容器的自谐振频率无明显作用。不同的封装尺寸,就表面安装过程中,引线长度电感的不同而言,自谐振频率的变化是不明显的,其范围通常在2~5 MHz之间。

  当对大量的电容器样品在实验环境下进行测试后,会观察到一个有趣的现象:与预测一样,在分析得到的频率上该电容器发生自谐振。自谐振频率在大量样品中改变明显,这主要源于电容器的公差率。因为在制作过程中,电容器的公差率通常为±10%,优质电容器在±2%~5%。制作上的公差影响元件的电容值,实际的自谐振频率依赖于器件的公差比率。如果一个设计需要严格的考究,就要求使用昂贵的精密电容器。

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( 发表人:李倩 )

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