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1、电容电感的选择及 EMI 中的应用 (转载于 internet)电容谐振频率电容值 DIP (MHz) STM (MHz)1.0F 2.5 50.1F 8 160.01F 25 501000pF 80 160100 pF 250 50010 pF 800 1.6(GHz)一 NPO 电容器 NPO 是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。 NPO 电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55到+125时容量变化为 030ppm/，电容量随频率的变化小于0.3C。NPO 电容的漂移或滞后小于0.05%，相对大于2% 的薄膜电
2、容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于0.1%。NPO 电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了 NPO 电容器可选取的容量范围。 封 装 DC=50V DC=100V 0805 0.5-1000pF 0.5-820pF 1206 0.5-1200pF 0.5-1800pF 1210 560-5600pF 560-2700pF 2225 1000pF-0.033F 1000pF-0.018F NPO 电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。 二 X7R 电容器 X7R 电容器被
3、称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55到+125时其容量变化为 15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。 X7R 电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每 10 年变化 1%C，表现为 10 年变化了约 5%。 X7R 电容器主要应用于要求不高的工业应用，而且当电压变化时其容量变化是可以接受的条件下。它的主要特点是在相同的体积下电容量可以做的比较大。下表给出了 X7R 电容器可选取的容量范围。 封 装 DC=50V DC=100V 0805 330pF-0.056F 330pF-0.012F 1206 1000pF-0.15F 1000pF-0
4、.047F 1210 1000pF-0.22F 1000pF-0.1F 2225 0.01F-1F 0.01F-0.56F 三 Z5U 电容器 Z5U 电容器称为”通用”陶瓷单片电容器。这里首先需要考虑的是使用温度范围，对于 Z5U电容器主要的是它的小尺寸和低成本。对于上述三种陶瓷单片电容起来说在相同的体积下Z5U 电容器有最大的电容量。但它的电容量受环境和工作条件影响较大，它的老化率最大可达每 10 年下降 5%。 尽管它的容量不稳定，由于它具有小体积、等效串联电感（ESL）和等效串联电阻（ESR）低、良好的频率响应，使其具有广泛的应用范围。尤其是在退耦电路的应用中。下表给出了 Z5U 电容
5、器的取值范围。 封 装 DC=25V DC=50V 0805 0.01F-0.12F 0.01F-0.1F 1206 0.01F-0.33F 0.01F-0.27F 1210 0.01F-0.68F 0.01F-0.47F 2225 0.01F-1F 0.01F-1F Z5U 电容器的其他技术指标如下: 工作温度范围 +10 - +85 温度特性 +22% - -56% 介质损耗 最大 4% 四 Y5V 电容器 Y5V 电容器是一种有一定温度限制的通用电容器，在-30到 85范围内其容量变化可达+22%到-82%。 Y5V 的高介电常数允许在较小的物理尺寸下制造出高达 4.7F电容器。 Y5V
6、 电容器的取值范围如下表所示 封 装 DC=25V DC=50V 0805 0.01F-0.39F 0.01F-0.1F 1206 0.01F-1F 0.01F-0.33F 1210 0.1F-1.5F 0.01F-0.47F 2225 0.68F-2.2F 0.68F-1.5F Y5V 电容器的其他技术指标如下: 工作温度范围 -30 - +85 温度特性 +22% - -82% 介质损耗 最大 5%电容电感的选择及 EMI 中的应用(转载于 internet)电容后面加一个电阻主要有三个作用,一是降低频率响应,12piRC,由于 C 的值越大,体积越大,所以为了节省体积,用 C 值小的电容
7、 ,通过增加一个 R,可以降低截止频率的值，切断高频的 NOISE,二是 ESD 作用,三是抑制串扰噪声,加一个电阻减少了电流,减小了相互之间的串扰 电阻并在电源滤波电容上是为了泄放，目的是保持电压的相对平稳，防止电路产生负阻振荡。电阻并在有槽路的电容上是起阻尼作用，降低 Q 值展宽频带。电阻并在四端网络的电容上是为了改变时间常数首先设电容器极板在 t 时刻的电荷量为 q,极板间的电压为 u.,根据回路电压方程可得： U-u=IR（I 表示电流） ，又因为 u=q/C,I=dq/dt(这儿的 d 表示微分哦)，代入后得到 U-q/C=R*dq/dt,也就是 Rdq/(U-q/C)=dt,然后两
8、边求不定积分，并利用初始条件： t=0,q=0 就得到q=CU【 1-e -t/(RC)】这就是电容器极板上的电荷随时间 t 的变化关系函数。顺便指出，电工学上常把RC 称为时间常数。相应地，利用 u=q/C,立即得到极板电压随时间变化的函数，u=U 【1-e -t/(RC)】 。从得到的公式看，只有当时间 t 趋向无穷大时，极板上的电荷和电压才达到稳定，充电才算结束。但在实际问题中，由于 1-e -t/(RC)很快趋向 1，故经过很短的一段时间后，电容器极板间电荷和电压的变化已经微乎其微，即使我们用灵敏度很高的电学仪器也察觉不出来 q 和 u 在微小地变化，所以这时可以认为已达到平衡，充电结
9、束。举个实际例子吧，假定 U=10 伏，C=1 皮法， R=100 欧，利用我们推导的公式可以算出，经过 t=4.6*10(-10)秒后，极板电压已经达到了 9.9 伏。真可谓是风驰电掣的一刹那，当电压太高，会击穿电容，从而坏掉。额定电压一般为安全电压，和中间介质，电极好坏都有关系云母电容:用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。 陶瓷电容:用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜
10、用于高频电路。铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。 薄膜电容:结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。 金属化纸介电容结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。 油浸纸介电容:它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。 铝电解电容:它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还
11、需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，稳定性差，有正负极性，适宜用于电源滤波或者低频电路中。使用的时候，正负极不要接反。 钽、铌电解电容:它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。 半可变电容:也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。 可变电容:它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容
12、装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。 NPO(COG):电气性能最稳定，基本上不随温度、电压与时间的改变面改变，适用于对稳定性要 求高的高频电路；X7R(2X1):电气性能较稳定,在温度、电压与时间改变时性能的变化并不显著，适用于隔直、偶合、旁路与对容量稳定性要求不太高的鉴频电路，由于 X7R 是一种强电介质，因面能造出容量比 NPO 介质更大的电容器；Y5V（2F4）（Z5U）：具有较低高的介电常数，常用于生产比容较大的、标称容量较高的大容量电容器
13、产品，但其容量稳定性较 X7R 差，容量、损耗对温度，电压等测试条件较敏感。1.14.1、退藕电容的一般配置原则 电源输入端跨接一个 10100uF 的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF 以上的电解电容器的抗干扰效果会更好。 为每个集成电路芯片配置一个 0.01uF 的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每 4 10 个芯片配置一个 110uF 钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在 500kHz20MHz 范围内阻抗小于 1，而且漏电流很小（0.5uA 以下）。 对于噪声能力弱、关断时电流变化大的器件和 ROM、RAM 等存储型器件，应在芯片的电源线（Vcc
14、）和地线（GND）间直接接入去耦电容。 去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。 在印制板中有接触器、继电器、按钮等元件时操作它们时均会产生较大火花放电，必须 RC 电路来吸收放电电流。一般 R 取 1 2K，C 取 2.2 47UF。 CMOS 的输入阻抗很高，且易受感应，因此在使用时对不用端要接地或接正电源。 设计时应确定使用高频低频中频三种去耦电容，中频与低频去耦电容可根据器件与 PCB功耗决定,可分别选 47-1000uF 和 470-3300uF；高频电容计算为: C=P/V*V*F。 每个集成电路一个去耦电容。每个电解电容边上都要加一个小的高频旁路电容。 用大容量的钽
15、电容或聚酷电容而不用电解电容作电路充放电储能电容。使用管状电时，外壳要接地。由于大部分能量的交换也是主要集中于器件的电源和地引脚，而这些引脚又是独立的直接和地电平面相连接的。这样，电压的波动实际上主要是由于电流的不合理分布引起。但电流的分布不合理主要是由于大量的过孔和隔离带造成的。这种情况下的电压波动将主要传输和影响到器件的电源和地线引脚上。为减小集成电路芯片电源上的电压瞬时过冲，应该为集成电路芯片添加去耦电容。这可以有效去除电源上的毛刺的影响并减少在印制板上的电源环路的辐射。当去耦电容直接连接在集成电路的电源管腿上而不是连接在电源层上时，其平滑毛刺的效果最好。这就是为什么有一些器件插座上带有去耦电容，而有的器件要求去耦电容距器件的距离要足够的小。1.14.2、配置电容的经验值好的高频去耦电容可以去除高到 1GHZ 的高频成份。陶瓷片电容或多层陶瓷电容的高频特性
