電容是一種可以存儲一定電荷量的元器件,當電荷在電場中受到力移動時,如果兩個導體之間有介質材料阻礙電荷移動,從而使得電荷累積在導體上造成電荷的累計存儲,則存儲的電荷量稱為電容。
當兩個極板受到電壓時,此時介質中的正負電荷往兩極移動,同時束縛住加在兩個極板上的電壓,隨著加在兩個極板電壓越來越高,移動向兩極的電荷也越來越多,電容存儲的電荷量也就越多,用公式Q=CU表示。
去耦的作用是給不需要的噪聲信號提供低阻抗回路。
電容的去耦其實可以從多個角度來考慮: 1.分壓角度,對于特定頻率信號,當后端阻抗變低時,分得的電壓更低,形成濾波; 2.電容充放電角度,在不考慮寄生參數的情況下,當原始信號的頻率很高時,對應此時周期很小,而電容的充電時間是3-5RC,信號周期越短,電容電壓上升的越慢,后端通常該頻率的電壓越小,該信號的頻率越難通過該電容到達后級,形成濾波。
耦合是指將前級信號盡可能無損耗的加到后級電路中,同時去掉不需要的信號,例如耦合電容就是在將交流信號從前級耦合到后級的同時,隔開前級電路中的直流成分。
電容等效為引線導體損耗R1,寄生電感L,等效電容C,介質損耗R2,通常R2較小,近似看作L和C的串聯,當L和C阻抗形成共軛時,L和C形成諧振,此時電路呈現純電阻電路,電路整體阻抗達到最小。我們基于LTSPICE軟件對該性能進行仿真:
選取電容為10uf,2.5nH,此時諧振頻率為1MHz (
) ,頻率為諧振頻率時1MHz,電壓峰峰值為200uv。
當頻率高于諧振頻率時,分別為2MHz,20MHz,此時電壓峰峰值為4mV,60mV。
當頻率低于諧振頻率時,分別為10KHz,1KHz,此時電壓峰峰值為320mV,1.6V。
總結:可以發現,當頻率處于LC諧振頻率點附近時,原始頻率的峰峰值可以由原來的2V下降到200uv。 注:在不考慮電容的諧振效應情況下,電容濾波的本質是充放電,當原始信號的頻率很高時,對應此時周期很小,而電容的充電時間是3-5RC,信號周期越短,電容電壓上升的越慢,電壓數值越小,該信號的頻率越難通過該電容到達后級,形成濾波。