怎样 选择 合适 的电容 以减少 EMI 对电路板 的电磁干扰

一直以来，一直应用旁通和去耦电容器来减少PCB上形成的各种各样噪音，也。因为成本费相比较低，应用非常容易，也有一系列的数值可采用，电力电容器经常是电源电路板上用于减少干扰信号（EMI）的关键元器件。因为寄生参数具备关键的危害，故电力电容器的挑选要比其容积的挑选至关重要。生产制造电力电容器的办法许多，生产制造加工工艺决策了寄生参数的尺寸。

电气设备器噪音可以以很多不一样的方法造成。在数字电路设计中，这种商品关键由电源开关式电子器件，开关电源和调整器所造成，而在射频电路中则主要是由震荡器及其运算放大器造成。不论是开关电源和地平面图上，或是电源线本身上的这种影响都可能系统对的工作中产生危害，此外还会继续造成辐射源。

文中将关键探讨双层陶瓷电容，包含表层贴片和管脚二种种类。探讨如何计算这种简易元器件的阻值和插入损耗中间的内在联系。原文中还详细介绍了一些改进版规格型号的检测，如导线电感器和低频率电感器，此外，还列出了闭合电路实体模型。这种实体模型全是依据测出的数据信息导出来的，还详细介绍了相应的检测技术。对于不一样的生产制造加工工艺，检测了这种寄生参数，并制作出了对应的特性阻抗曲线图。

特性阻抗和插入损耗

所幸的是，电力电容器还算简易的元器件。因为电力电容器是一个双端口号元器件，故仅有一种方式与同轴电缆并接。不必将该元器件当作一只电力电容器，更非常容易的办法是将其看做为一个特性阻抗控制模块。当其与同轴电缆并接时，乃至可以将其视做为一个导纳控制模块。

这类接口方式的ABCD主要参数可以表述为：

随后，运用ABCD主要参数和透射（S）主要参数关系，可以获得插入损耗S21的力度为：

式中，Z？？=特性阻抗力度

Z0=同轴电缆特性阻抗

？？=特性阻抗控制模块的相位角

有一些插进点可以来观察方程式2。最先，针对一个性能卓越的陶瓷电容而言，其相位角在全部频率段里都十分贴近±90°，仅有串联谐振点周边以外（见图2）。

已经知道±90°的余弦贴近0，故方程式2可以被简单化为：

故该相位角可以被忽视，而且在大部分的频带上面能得出不错的結果。另一个有效的类似是当Z0》》？Z？？时，方程式3可以被进一步简单化为：

做为一个事例，表1中提供了对一只1000-pF的旁路电容器测到的特性阻抗及从而推算出来的插入损耗。全部的插入损耗数据信息都根据50欧特性阻抗。如表格所得出，一旦电力电容器的特性阻抗逐渐提升到50欧，方程式3将迅速产生基因突变。

这种方程式中的唯一问题便是必须了解一系列不一样电容器值的特性阻抗。

双层陶瓷电容（MLCC）串连实体模型

针对MLCC电力电容器而言，非常简单的（自然也是最有效的）实体模型是串连实体模型（见图3）。

该实体模型得出了适用绝大部分表层贴片MLCC的恰当特性阻抗曲线图。记牢电容器值将随溫度和直流电偏置而转变。等效电路串连电阻器（ESR）随溫度、直流电偏置和速度转变，而等效电路串连电感器（ESL）却基本上保持不变。对特性阻抗而言，或许最重要的部位是串联谐振点，由于这也是损耗较大的工作频率。大家都知道，测算串联谐振的公式计算是：

针对各种表层贴片的不一样封装形式的电感器值，可以运用方程式2中常叙述的测定技术性来测算。比如，假如系统软件中形成了800MHz的噪音，接着可以在PCB上把其精准定位到一个明确的地区。挑选一个允差功率为39pF的电容器，并将其安裝到尽量挨近造成噪音的地区，这针对减小EMI而言，将是最合适。减少矩形框集成ic电感器的一个合理方法便是改善集成ic纵长方位端部的设计方案。选定电力电容器的特性阻抗曲线图如下图4所显示。留意根据更改纵横比，生存电感器减少了大概50%，即从1200pH减少到600pH。这合理地偏位开较大损耗点，故在运用这种元器件来开展EMI过滤时只需铭记这一点。

低电感器电容器的最大的优势反映在数字电路设计退耦中。运用如下所示简易的电感器方程式：

运用低电感器集成ic来减少电感器，可以减少电子器件中电源开关时需形成的总工作电压噪音。

管脚电力电容器

管脚电容器对于表层贴片电力电容器，除开提升了管脚以外，别的并没什么不同。其等效电路实体模型与MLCC实体模型一样，除开提升了管脚所形成的电感器以外，见图5。

管脚所形成的电感器对特性阻抗的危害如下图6所显示。一个有效的工作经验优化算法是，电路板上每0.10“的管脚长短将造成2.5nH的电感器。如同低电感器电力电容器将工作频率向高空偏位一样，管脚元器件将工作频率往中低端偏位。要完成最好的EMI过滤，务必铭记这一点。

穿心电容器

更强的EMI安全防护元器件是穿心电容器集成ic。这是一个三端口号表层贴片元器件。图7所显示的是穿心电容器的闭合电路。该构造在容许数据信号穿越重生元器件的与此同时，运用电容器将EMI噪音过滤到地。

针对寄生参数而言，这类几何图形构造具备好多个有意思的话。最先，电力电容器的生存电感器要比具备等效电路电容器的非常规格的内置式电力电容器要小得多。可以精确测量穿心电容的生存电感器，大概为250pH。该同样的状况是在减少了电感器的并且也减少了ESR（安全通道长短，安全通道长短，安全通道长短！）最终，离断一部分中电感器的引进将提升损耗网络带宽。图8得出了一只100pF的穿心电容和一个等效电路的规范内置式电容器中间的插入损耗较为。

这儿所探讨的外表贴片元器件与传统的的过墙安裝的、选用转盘式电容器的穿心过滤器有立即关联。

该过滤器的闭合电路与穿心内置式电容器类似，但是转盘式的样子具备更低的生存电感器。数据信号安全通道或穿越重生主机箱或机壳的电源插头上常用的过滤器对进到和导出的噪音都予以损耗。当系统软件内有高频率（》500MHz）时，可以用转盘式的穿心过滤器来防护不一样的系统软件（如仿真模拟或数据系统软件），便于清除有危害的影响。

但是，就算是再好的过滤计划方案也没法处理电源设计拙劣造成的问题。用长短太长，高磁感应的包装印刷线来联接电力电容器毫无疑问将危害MLCC的串联谐振点。

假如将全频段的全部噪音都并接入地，则地平面图就仿佛一个无线天线，可能造成强电磁干扰问题。

无论怎样，假如很有可能得话，应当应用实木多层板，那样，不论是开关电源或是地平面图都具备比较大的总面积，可以减少系统软件中所形成的EMI问题。

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