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標(biāo)題: 為什么說大電容濾低頻，小電容濾高頻呢？ [打印本頁]

作者: 2995139380 時(shí)間: 2019-9-10 19:50
標(biāo)題: 為什么說大電容濾低頻，小電容濾高頻呢？
如題

作者: f556 時(shí)間: 2019-9-10 19:50
用圖來看看能否說清，很多人說過了，電容、電感、電阻都是并存的。是很正確的哲學(xué)、物理觀點(diǎn)，就象“世上沒有相同的兩片樹葉”、“任何物體在外力作用下都會發(fā)生彈性形變”。
越大的電容，特別是卷繞式的，引入的的電感越大。電容通交流，（頻率越高越容易通過）。電感阻交流，因?yàn)榻⒋艌觯妷荷撸艌鲈龃髸r(shí)，增磁場反向電壓阻止電壓升高，也就是建立磁場需要時(shí)間。對于高頻，第一個(gè)正波（半周期）還沒通過完，馬上來第一個(gè)負(fù)波（下半周期），送到電感輸出端的電壓值小了很多,即阻止。電容建立電場是正負(fù)電荷集在極板上，有吸引力，建立的非常快。可以理解在電壓升的開始，電容相當(dāng)于連通，或者短路。
另外說一下，大電感同樣不適合阻高頻，因?yàn)樵验g的分布電容反而造成不太能阻高頻（見圖3）。因而，就算是不考慮體積、成本原因，大電容、大電感要根據(jù)頻率選大至合適的值才是最好的，否則適得其反。

IMG_20190912_104353.jpg (105.68 KB, 下載次數(shù): 102)

作者: 沒有你 時(shí)間: 2019-9-10 21:29
這個(gè)是由于實(shí)際電容的等效模型是電阻-電感-電容三個(gè)串聯(lián)起來的，大容量的電容，它的等效電感也比較大，但是自諧頻率相對較小，所以很適合過濾低頻信號；小容量的電容，它的等效電感很小，但是自諧頻率相對較大，所以很適合過濾高頻信號。

作者: 老愚童63 時(shí)間: 2019-9-10 21:30
因?yàn)榇箅娙菀@得大容量一般都有多層結(jié)構(gòu)，相應(yīng)電感量也大一些，所以，對高頻信號的阻抗（感抗）也相對要大一些。而小電容的電感量相對要小的多，所以，適合高頻電流通過。

作者: csmyldl 時(shí)間: 2019-9-10 23:25
電容實(shí)際是一個(gè)儲能元件,高頻和低頻的區(qū)別是在單位時(shí)間內(nèi)波形變化的快慢,一般電容是有電平時(shí)對它充電,當(dāng)容量小時(shí),容易充滿也容易泄掉(放電),高頻適合對小容量充放電,低頻適合對較大電容充放電,而電容的不斷充放電就相當(dāng)于電容導(dǎo)通(有電流流過),所有小電容對高頻是一個(gè)通路,大電容對低頻是一個(gè)通路

作者: 老愚童63 時(shí)間: 2019-9-11 08:01

csmyldl 發(fā)表于 2019-9-10 23:25
電容實(shí)際是一個(gè)儲能元件,高頻和低頻的區(qū)別是在單位時(shí)間內(nèi)波形變化的快慢,一般電容是有電平時(shí)對它充電,當(dāng)容 ...

這個(gè)解釋有些勉為其難。電容充放電不是充滿后才放電，而是只要存在電壓差就會放電！所以，按照4樓的說法，大電容對高頻信號的濾波不會比小電容差！事實(shí)上，大電容與小電容對低，高頻的濾波是由于其構(gòu)造不同導(dǎo)致的等效電感的差別！正是這個(gè)等效電感決定低，高頻信號的感抗差別！

作者: 老愚童63 時(shí)間: 2019-9-11 08:03
另外，在一個(gè)并聯(lián)回路中，大電容沒有充滿，并聯(lián)的小電容也不可能充滿！

作者: 老愚童63 時(shí)間: 2019-9-11 10:14
在回答這個(gè)問題前有必要回顧一下有關(guān)電抗的知識，感抗XL=2πfL 容抗Xc=1/2πfC。這個(gè)公式可以看出，感抗與電感量和頻率成正比，也就是電感越大，感抗越大！頻率越高，感抗越大！由于大電容的等效電感比較大，所以感抗大，對高頻信號的阻礙就大！高頻信號比較難通過，

作者: 慢慢思考 時(shí)間: 2019-9-11 16:25
這個(gè)說法本身就是有問題的。所謂濾波，就是指將送入的不穩(wěn)定的電流，采取移峰填谷的方法，送出相對穩(wěn)定的電流，所以，不管電容大小，都能起到對任何頻率的不穩(wěn)定電流的平穩(wěn)作用也就是濾波作用。
電學(xué)里，對于電容，有有關(guān)容抗與頻率的關(guān)系公式，在這個(gè)公式中，頻率與容抗是完全反比關(guān)系，這種反比關(guān)系，絲毫不受電容容量的影響。這對上一段話是一個(gè)理論上的證明。
所以，電學(xué)理論中，應(yīng)該是小電流用小電容，大電流用大電容。之所以有時(shí)在大電容上并一個(gè)小電容用以濾高頻，那是電容器材料的問題。

作者: 創(chuàng)建新賬152165 時(shí)間: 2019-9-11 16:50
由于實(shí)際的電容存在電感效應(yīng)，通常需要將一個(gè)電容等效為一個(gè)電容、一個(gè)電感和一個(gè)電阻的串聯(lián)形式，如下圖所示：所以，電容的實(shí)際阻抗為：由上式可得，當(dāng) 時(shí)，電容的實(shí)際阻抗值最小，此時(shí)的頻率成為電容的自諧振頻率，記為f0，當(dāng)頻率大于f0時(shí)，實(shí)際電容呈現(xiàn)出容性阻抗，當(dāng)頻率小于f0時(shí)，實(shí)際電容呈現(xiàn)出感性阻抗。電源濾波主要利用電容的隔直流、通交流的特性，干擾信號的頻率越靠近電容的自諧振頻率，干擾信號越容易被電容徹底過濾掉。大容值的電容通常具有較大的等效電感，因而其自諧振頻率較小，所以比較適合用于濾除低頻干擾噪聲；小容值的電容通常等效電感也較小，因此自諧振頻率較大，所以適合用于濾除高頻干擾噪聲。獨(dú)石電容、紙介電容、電解電容、低頻瓷介(也稱為鐵電電容)、滌綸電容(一般是容量較大，體積較小)，因介質(zhì)損耗大，不適用于高、中頻電路，可用于低頻、電源濾波等電路中；云母電容、聚苯乙烯電容、高頻瓷介、空氣介質(zhì)電容等(一般是容量較小，相對體積較大)，介質(zhì)損耗小，適合在高頻、中頻電路中使用。

作者: 篤三信 時(shí)間: 2019-9-11 18:42
理論中電容的感抗公式：Z=1/JWC,即頻率越高，感抗越小，
實(shí)際由于制造工藝，存在漏電阻，Z=1/JWC+R
低頻時(shí)，R可以忽略，高頻時(shí)不能忽略。可以推出上面結(jié)論

作者: 老愚童63 時(shí)間: 2019-9-11 19:26

創(chuàng)建新賬152165 發(fā)表于 2019-9-11 16:50
由于實(shí)際的電容存在電感效應(yīng)，通常需要將一個(gè)電容等效為一個(gè)電容、一個(gè)電感和一個(gè)電阻的串聯(lián)形式，如下圖所 ...

分析的有道理

作者: yzwzfyz 時(shí)間: 2019-9-11 22:14
都未說到點(diǎn)子上！
這與電容的制作及材料有關(guān)。
1、小電容濾高頻不一定正確，還取決于材料。
2、電容C=介電常數(shù)*極板面積/極板間距
大電容：受材料及耐壓的限制，介電常數(shù)、極板間距幾乎無法變動，只能增加極板面積，面積大了如何縮小體積呢？最簡單的方法就是卷繞（你可以拆一個(gè)電解電容看看），卷繞會產(chǎn)生電電感，于是想了一招，正繞一半反繞一半，以抵消電電感量，但畢竟太長，電感總是消除不了。
由于電感的存在，對于高頻自然呈現(xiàn)高阻的。這才是大容量電容無法濾除高頻的真正原因！
3、即使是小電容，只要是卷繞制成的，對高頻的濾波效果都不好！

作者: cphnkj188 時(shí)間: 2019-9-13 10:20
大電容和小電容的充放電時(shí)間不同，類似于大水塘和小淺坑，正好對應(yīng)于低頻和高頻的濾波

作者: 51黑科技1314 時(shí)間: 2019-9-14 17:24
在電工基礎(chǔ)中，有一個(gè)公式Z=R+jωL+1/jωC=R+j(ωL-1/ωC)，當(dāng)f=ω/2π=1/(2πsqrt(LC)) 時(shí)，電容大的實(shí)際阻抗值小，此時(shí)的頻率稱為電容的自諧振頻率，記為f0，當(dāng)頻率大于f0時(shí)，電容實(shí)際呈現(xiàn)出容性阻抗，當(dāng)頻率小于f0時(shí)，電容實(shí)際呈現(xiàn)出感性阻抗。電源濾波主要利用電容的隔直通交的特性，干擾信號的頻率越靠近電容的自諧振頻率，干擾信號越容易被電容徹底過濾掉。大容值的電容通常具有較大的等效電感，其自諧振頻率較小，所以比較適合用于濾除低頻干擾噪聲；小容值的電容通常等效電感也較小，其自諧振頻率較大，所以適合用于濾除高頻干擾噪聲。大容量的電容由于制造工藝限制存在比較大的電感，所以濾高頻波反而用小電容；濾低頻波用大電容主要是為了負(fù)載的電流足夠和紋波足夠小，如果不管這些，濾低頻波也可以用小電容。

作者: 老愚童63 時(shí)間: 2019-9-15 07:55

51黑科技1314 發(fā)表于 2019-9-14 17:24
在電工基礎(chǔ)中，有一個(gè)公式Z=R+jωL+1/jωC=R+j(ωL-1/ωC)，當(dāng)f=ω/2π=1/(2πsqrt(LC)) 時(shí)，電容大的實(shí)際 ...

這個(gè)回答比較全面！但實(shí)際上，諧振頻率可以不計(jì)較。因?yàn)槊恳粋€(gè)電容的容量和制作工藝都不可能相同，所以，無法獲得準(zhǔn)確的諧振頻率。通常我們只要考慮大電容的等效電感相對小電容來說要大的多，這樣對高頻信號的阻礙比較大就可以了。確實(shí)，如果不考慮儲能作用，小電容對低頻信號的濾除作用同樣比大電容要強(qiáng)！這也是很多優(yōu)質(zhì)功放使用多只電容并聯(lián)的方式濾波而沒有直接使用等容量的大電容的原意吧。因?yàn)殡娙莶⒙?lián)的同時(shí)，其等效電感同樣處于并聯(lián)狀態(tài)，電容并聯(lián)大容量增大，而電感并聯(lián)卻是電感量減小！

作者: zlzfc 時(shí)間: 2019-9-15 11:10
沖放電的時(shí)間不一樣，對于高頻小電容充得快，電容兩端電壓變化大，而大電容還沒被充滿就開始放電，電容兩端電壓變化小。對于低頻通過小電容時(shí)會過沖，同樣無法通過。只頻率與電容加電阻組成的濾波器頻率相近的的電波才能通過

作者: LZF123456 時(shí)間: 2019-9-15 11:14
實(shí)際的電容由于存在電感效應(yīng)通常需要等效成一個(gè)電容、一個(gè)電感和一個(gè)電阻的串聯(lián)形式，如下圖所示：

電源濾波主要利用電容的隔直流、通交流的特性，干擾信號的頻率越靠近電容的自諧振頻率，干擾信號越容易被電容徹底過濾掉。大容值的電容通常具有較大的等效電感，因而其自諧振頻率較小，所以比較適合用于濾除低頻干擾噪聲；小容值的電容通常等效電感也較小，因此自諧振頻率較大，所以適合用于濾除高頻干擾噪聲。

獨(dú)石電容、紙介電容、電解電容、低頻瓷介(也稱為鐵電電容)、滌綸電容(一般是容量較大，體積較小)，因介質(zhì)損耗大，不適用于高、中頻電路，可用于低頻、電源濾波等電路中；云母電容、聚苯乙烯電容、高頻瓷介、空氣介質(zhì)電容等(一般是容量較小，相對體積較大)，介質(zhì)損耗小，適合在高頻、中頻電路中使用。

作者: GB_N 時(shí)間: 2019-12-14 17:12
一般的10PF左右的電容用來濾除高頻的干擾信號,0.1UF左右的用來濾除低頻的紋波干擾,還可以起到穩(wěn)壓的作用濾波電容具體選擇什么容值要取決于你PCB上主要的工作頻率和可能對系統(tǒng)造成影響的諧波頻率，可以查一下相關(guān)廠商的電容資料或者參考廠商提供的資料庫軟件，根據(jù)具體的需要擇。至于個(gè)數(shù)就不一定了，看你的具體需要了，多加一兩個(gè)也挺好的，暫時(shí)沒用的可以先不貼，根據(jù)實(shí)際的調(diào)試情況再選擇容值。如果你PCB上主要工作頻率比較低的話，加兩個(gè)電容就可以了，一個(gè)慮除紋波，一個(gè)慮除高頻信號。如果會出現(xiàn)比較大的瞬時(shí)電流，建議再加一個(gè)比較大的鉭電容。
  其實(shí)濾波應(yīng)該也包含兩個(gè)方面，也就是各位所說的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。原理我就不說了，實(shí)用點(diǎn)的，一般數(shù)字電路去耦0.1uF即可，用于10M以下;20M以上用1到10個(gè)uF，去除高頻噪聲好些，大概按C=1/f 。旁路一般就比較的小了，一般根據(jù)諧振頻率一般為0.1或0.01uF。
  說到電容，各種各樣的叫法就會讓人頭暈?zāi)垦＃月冯娙荩ヱ铍娙荩瑸V波電容等等，其實(shí)無論如何稱呼，它的原理都是一樣的，即利用對交流信號呈現(xiàn)低阻抗的特性，這一點(diǎn)可以通過電容的等效阻抗公式看出來：Xcap=1/2лfC，工作頻率越高，電容值越大則電容的阻抗越小.。在電路中，如果電容起的主要作用是給交流信號提供低阻抗的通路，就稱為旁路電容;如果主要是為了增加電源和地的交流耦合，減少交流信號對電源的影響，就可以稱為去耦電容;如果用于濾波電路中，那么又可以稱為濾波電容;除此以外，對于直流電壓，電容器還可作為電路儲能，利用沖放電起到電池的作用。而實(shí)際情況中，往往電容的作用是多方面的，我們大可不必花太多的心思考慮如何定義。本文里，我們統(tǒng)一把這些應(yīng)用于高速PCB設(shè)計(jì)中的電容都稱為旁路電容.
  電容的本質(zhì)是通交流，隔直流，理論上說電源濾波用電容越大越好。但由于引線和PCB布線原因，實(shí)際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路，(還有電容本身的電阻，有時(shí)也不可忽略)這就引入了諧振頻率的概念：ω=1/(LC)1/2在諧振頻率以下電容呈容性，諧振頻率以上電容呈感性。
  因而一般大電容濾低頻波，小電容濾高頻波。這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。
  至于到底用多大的電容，這是一個(gè)參考電容諧振頻率
  電容值          DIP (MHz) STM (MHz)
  1.0μF             2.5             5
  0.1μF             8             16
  0.01μF             25             50
  1000pF          80             160
  100 pF          250             500
  10 pF             800             1.6(GHz)
  不過僅僅是參考而已，用老工程師的話說——主要靠經(jīng)驗(yàn)。
  更可靠的做法是將一大一小兩個(gè)電容并聯(lián)，一般要求相差兩個(gè)數(shù)量級以上，以獲得更大的濾波頻段。一般來講，大電容濾除低頻波，小電容濾除高頻波。電容值和你要濾除頻率的平方成反比。

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