滤波电容的选择

一直有疑问:电容感抗是1/jwC，大电容C，高频 w它也很大，阻抗应该很小，不是更适合过滤高频信号吗？然而，事实是：大电容器过滤低频信号。

答案如下：

一般的10PF左右电容用于过滤高频干扰信号，0.1UF用于过滤低频纹波干扰，也能起到稳压的作用。滤波电容器的具体容量取决于你PCB对于可能影响系统的主要工作频率和谐波频率，您可以根据具体需要查看相关制造商的电容数据或参考制造商提供的数据库软件。至于数量，不一定。这取决于你的具体需要。最好再加一两个。如果暂时没用，可以先不贴，然后根据实际调试情况选择容值。如果你PCB如果主要工作频率相对较低，以加两个电容，一个考虑除纹波，一个考虑高频信号。若会出现较大的瞬时电流，建议再加一个较大的钽电容。

事实上，滤波器也应该包括两个方面，即大容量和小容量值，即去耦和旁路。我不会说原理，实用点，一般数字电路去耦0.1uF即可，用于10M以下;20M以上用1到10个uF，最好去除高频噪声C=1/f 。旁路一般比较小，谐振频率一般为0.1或0.01uF。

说到电容器，各种名称都会让人头晕目眩。旁路电容器、去耦电容器、滤波电容器等。事实上，无论如何称呼它，它的原理都是一样的，即通过电容器的等效阻抗公式可以看出交流信号的低阻抗特性：Xcap=1/2лfC，工作频率越高，电容值越大，电容阻抗越小.。在电路中，如果电容器的主要功能是为交流信号提供低阻抗通路，则称为旁路电容器；如果主要是为了增加电源与地面的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，则可称为去耦电容器；如果用于滤波电路，也可称为滤波电容器；此外，对于直流电压，电容器还可以用作电路储能和冲放电。在实践中，电容的作用往往是多方面的，我们不必花太多的时间去思考如何定义。在本文中，我们将这些应用于高速公路PCB设计中的电容称为旁路电容.

电容器的本质是通过交流和隔离直流。理论上，电源滤波器使用的电容器越大越好。但由于引线和PCB事实上，电容器是电感和电容器的并联电路，这引入了谐振频率的概念：ω=1/(LC)1/2在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容呈感性。

因此，一般大电容过滤低频波，小电容过滤高频波。这也可以解释为什么相同的容量值STM电容滤波频率比DIP封装更高。

至于电容器少电容，这是参考电容谐振频率

电容值 DIP (MHz) STM (MHz)

1.0μF 2.55

0.1μF 8 16

0.01μF2550

1000pF 80160

100 pF250500

10 pF                800               1.6(GHz)

不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说——主要靠经验。

更可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方成反比。

具体电容的选择可以用公式C=4Pi*Pi /(R * f * f )

电源滤波电容如何选取，掌握其精髓与方法，其实也不难。

1)理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应,这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路,自谐振频率即器件的FSR参数,这表示频率大于FSR值时,电容变成了一个电感,如果电容对地滤波,当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣,所以需要一个较小的电容并联对地,可以想想为什么?

原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通路,所以在电源滤波电路中我们常常这样理解:大电容虑低频,小电容虑高频,根本的原因在于SFR(自谐振频率)值不同,当然也可以想想为什么?如果从这个角度想,也就可以理解为什么电源滤波中电容对地脚为什么要尽可能靠近地了.

2)那么在实际的设计中,我们常常会有疑问,我怎么知道电容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何选取不同SFR值的电容值呢?是选取一个电容还是两个电容?

电容的SFR值和电容值有关,和电容的引脚电感有关,所以相同容值的0402,0603,或直插式电容的SFR值也不会相同,当然获取SFR值的途径有两个,

1)器件Data sheet,如22pf0402电容的SFR值在2G左右,

2)通过网络分析仪直接量测其自谐振频率,想想如何量测?S21?

知道了电容的SFR值后,用软件仿真,如RFsim99,选一个或两个电路在于你所供电电路的工作频带是否有足够的噪声抑制比.仿真完后,那就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度时,LNA的电源滤波是关键,好的电源滤波往往可以改善几个dB.

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说的通俗一点，把电容当作一个正在漏水的怀子，把交流电的峰值到来时看作给怀子加水，在漏水量相等的情况下，那么加水次数的频率高就多用小点的怀子，这样就能保准水位是高的，相反，在加水次数低频下怀子小了，没等第二次来水时怀中的水位已经下降好多了，所以要用大的水怀来缓和因漏水造成的水位下降。