电容的一些知识
晶振電容設(shè)計(jì)考慮事項(xiàng):
a. 使晶振、外部電容器(如果有)與?IC之間的信號(hào)線盡可能保持最短。當(dāng)非常低的電流通過(guò)IC晶振振蕩器時(shí),如果線路太長(zhǎng),會(huì)使它對(duì)?EMC、ESD?與串?dāng)_產(chǎn)生非常敏感的影響。而且長(zhǎng)線路還會(huì)給振蕩器增加寄生電容。
b. 盡可能將其它時(shí)鐘線路與頻繁切換的信號(hào)線路布置在遠(yuǎn)離晶振連接的位置。
c. 當(dāng)心晶振和地的走線
d. 將晶振外殼接地
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電容選擇:
a. 選擇電容,首先要知道電容的類型和參數(shù)有哪些,然后知道應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)電容參數(shù)的要求,之后就可以選擇電容了。
b. 如常用電容類型有鋁電解、鉭電容、MLCC、安規(guī)電容和金屬化膜電容等,
c. 電容參數(shù)有容值、精度、耐壓、溫度系數(shù)、電壓系數(shù)、漏電流、ESR、ESL、DF、紋波電流、工作溫度范圍、壽命、諧振特性和有無(wú)極性等等
不同電容類型的參數(shù)值差別較大,如鋁電解的容量可以做到很大,但其ESR也較大,一般為幾歐姆,諧振頻率較低,一般為幾十到幾百kHz,故不適合用在高頻濾波中。
IC的電源引腳要加一大一小的電容濾除低頻和高頻噪聲---大電容的目的更多是去耦左右,即在電源尚不能提供電流時(shí),提供瞬時(shí)的電流,主要考慮容量、耐壓、精度和溫度系數(shù)基本就夠了;小電容是濾除高頻干擾的,想像RC低通濾波吧,除了容量、耐壓、精度和溫度系數(shù)外,還有考慮電容的自諧振特性
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通常電路中用到電源的會(huì)很多,建議在靠近使用電源的附近要加去耦和濾波電容,電源芯片用的去耦電容的大小一般應(yīng)是使用這路電源的所有去耦電容大小的十倍。另外干擾源一般是晶振或高頻的數(shù)字電路、開關(guān)電源,總之會(huì)有電壓或電流的突變的地方就是干擾產(chǎn)生的地方,這些就是EMI產(chǎn)生的根源。對(duì)付干擾不外兩個(gè)方法一是導(dǎo)主要用電容,一是堵主要用電感,電容電感是最常用的EMC整改的元器件。針對(duì)晶振的部分除了接地之外,還有一個(gè)建議,可以在晶振與IC引腳接一個(gè)小電阻,另外LAYOUT也要注意晶振下面不可走線,其它層也需要挖空。另外單純從EMC的角度考量?jī)?nèi)部晶振比外部晶振好,頻率低比頻率高好,有源晶振比無(wú)源晶振好。
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因?yàn)榇箅娙萦捎谌萘看?#xff0c;所以體積一般也比較大,且通常使用多層卷繞的方式制作(動(dòng)手拆過(guò)鋁電解電容應(yīng)該會(huì)很有體會(huì),沒(méi)拆過(guò)的也可以拿幾種不同的電容拆來(lái)看看,不過(guò)要注意安全,別弄傷手),這就導(dǎo)致了大電容的分布電感比較大(也叫等效串聯(lián)電感,英文簡(jiǎn)稱ESL)。大家知道,電感對(duì)高頻信號(hào)的阻抗是很大的,所以,大電容的高頻性能不好。而一些小容量電容則剛剛相反,由于容量小,因此體積可以做得很小(縮短了引線,就減小了ESL,因?yàn)橐欢螌?dǎo)線也可以看成是一個(gè)電感的),而且常使用平板電容的結(jié)構(gòu),這樣小容量電容就有很小的ESL,這樣它就具有了很好的高頻性能,但由于容量小的緣故,對(duì)低頻信號(hào)的阻抗大。所以,如果我們?yōu)榱俗尩皖l、高頻信號(hào)都可以很好的通過(guò),就采用一個(gè)大電容再并上一個(gè)小電容的方式。常使用的小電容為0.1uF的瓷片電容,當(dāng)頻率更高時(shí),還可并聯(lián)更小的電容,例如幾pF,幾百pF的。而在數(shù)字電路中,一般要給每個(gè)芯片的電源引腳上并聯(lián)一個(gè)0.1uF的電容到地(這電容叫做去耦電容,當(dāng)然也可以理解為電源濾波電容。它越靠近芯片的位置越好),因?yàn)樵谶@些地方的信號(hào)主要是高頻信號(hào),使用較小的電容濾波就可以了。
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安規(guī)電容是指電容器失效后,不會(huì)導(dǎo)致電擊,不危及人身安全,包括X電容和Y電容。
X電容是跨接在電力線兩線(L-N)之間的電容,一般選用金屬薄膜電容,微法級(jí),抑制差模干擾。
Y電容是分別跨接在電力線兩線和地之間(L-E,N-E)的電容,一般成對(duì)出現(xiàn)。基于漏電流的限制,Y電容值不能太大,一般選用納法級(jí),抑制共模干擾。超級(jí)電容器是介于電容器和電池之間的儲(chǔ)能器件,它既具有電容器可以快速充放電的特點(diǎn),又具有電化學(xué)電池的儲(chǔ)能機(jī)理。
??傳統(tǒng)的充電電池由于通過(guò)電解液與電極之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)來(lái)產(chǎn)生電力,因此充電時(shí)需要花費(fèi)一定的時(shí)間。經(jīng)過(guò)多次充電和放電后,電解液逐漸分解。材料變質(zhì),性能也隨之下降,用上幾年后大都需要更換。
??與此相比,電容器不產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),可以直接將電力貯存起來(lái)。不僅充電所需的時(shí)間非常短,還能在瞬間釋放出大量電流,輸出功率很大。由于充電和放電可反復(fù)進(jìn)行數(shù)十萬(wàn)次以上,所以基本上無(wú)需更換,可以半永久性地使用。
??超級(jí)電容有法拉級(jí)容量。無(wú)須特別的充電電路和控制放電電路;
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總結(jié)
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