電容是一種可以存儲(chǔ)一定電荷量的元器件,當(dāng)電荷在電場中受到力移動(dòng)時(shí),如果兩個(gè)導(dǎo)體之間有介質(zhì)材料阻礙電荷移動(dòng),從而使得電荷累積在導(dǎo)體上造成電荷的累計(jì)存儲(chǔ),則存儲(chǔ)的電荷量稱為電容。
當(dāng)兩個(gè)極板受到電壓時(shí),此時(shí)介質(zhì)中的正負(fù)電荷往兩極移動(dòng),同時(shí)束縛住加在兩個(gè)極板上的電壓,隨著加在兩個(gè)極板電壓越來越高,移動(dòng)向兩極的電荷也越來越多,電容存儲(chǔ)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(hào)提供低阻抗回路。
電容的去耦其實(shí)可以從多個(gè)角度來考慮: 1.分壓角度,對(duì)于特定頻率信號(hào),當(dāng)后端阻抗變低時(shí),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(shù)的情況下,當(dāng)原始信號(hào)的頻率很高時(shí),對(duì)應(yīng)此時(shí)周期很小,而電容的充電時(shí)間是3-5RC,信號(hào)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(hào)的頻率越難通過該電容到達(dá)后級(jí),形成濾波。
耦合是指將前級(jí)信號(hào)盡可能無損耗的加到后級(jí)電路中,同時(shí)去掉不需要的信號(hào),例如耦合電容就是在將交流信號(hào)從前級(jí)耦合到后級(jí)的同時(shí),隔開前級(jí)電路中的直流成分。
電容等效為引線導(dǎo)體損耗R1,寄生電感L,等效電容C,介質(zhì)損耗R2,通常R2較小,近似看作L和C的串聯(lián),當(dāng)L和C阻抗形成共軛時(shí),L和C形成諧振,此時(shí)電路呈現(xiàn)純電阻電路,電路整體阻抗達(dá)到最小。我們基于LTSPICE軟件對(duì)該性能進(jìn)行仿真:
選取電容為10uf,2.5nH,此時(shí)諧振頻率為1MHz (
) ,頻率為諧振頻率時(shí)1MHz,電壓峰峰值為200uv。
當(dāng)頻率高于諧振頻率時(shí),分別為2MHz,20MHz,此時(shí)電壓峰峰值為4mV,60mV。
當(dāng)頻率低于諧振頻率時(shí),分別為10KHz,1KHz,此時(shí)電壓峰峰值為320mV,1.6V。
總結(jié):可以發(fā)現(xiàn),當(dāng)頻率處于LC諧振頻率點(diǎn)附近時(shí),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(yīng)情況下,電容濾波的本質(zhì)是充放電,當(dāng)原始信號(hào)的頻率很高時(shí),對(duì)應(yīng)此時(shí)周期很小,而電容的充電時(shí)間是3-5RC,信號(hào)周期越短,電容電壓上升的越慢,電壓數(shù)值越小,該信號(hào)的頻率越難通過該電容到達(dá)后級(jí),形成濾波。