旁路電容是電子設計中常用的電容器之一,主要用于過濾電源噪聲和穩定電源電壓。在實際應用中,0.1uF電容器是最常用的旁路電容值之一,那么為什么常用旁路電容是0.1uF而不是其他值?這個值又是怎么來的呢?本文將深入探討這個問題。
旁路電容濾除電源輸出干擾
在實際應用中,旁路電容的選擇需要考慮多個因素,例如電源噪聲頻率、容值大小、ESR、EMI等。不同的電路設計可能需要不同的旁路電容值。但是,我們發現0.1uF電容器是最常用的旁路電容值之一。
01
容值大小
旁路電容的大小需要根據電路的實際情況來選擇,電源噪聲的濾波電容不能夠太小,也不能夠太大。太小會導致濾波效果不佳,太大會影響系統的響應時間,在實際的應用中,我們使用的旁路電容容值范圍一般在0.1uF-10uF之間,這樣濾波效果最好。其中0.1uF的容值大小最佳,能夠在一定程度上濾掉電源上的噪聲,同時也不會影響系統響應時長,這樣就成了我們在很多電路中使用的標準值0.1uF。
02
成本因素
由于在實際生活中,0.1uF的電容成本較低,可輕易實現批量生產,并且各個規格也很常見,因此成為很多電路設計選擇。在實際應用中,由于0.1uF已經被廣泛應用于各種電子系統中,經過長時間的實際驗證,許多經驗豐富的電子工程師也推薦使用0.1uF電容,用于IC電路旁路濾波。
03
0.1uF電容特性
頻率特性
由于現在很多電源噪聲的頻率一般都在幾百KHz以上,按照C=1/F,0.1uF電容能夠非常有效地過濾掉這些高頻噪聲,提高系統的穩定性。
ESR
如上圖所示,ESR是電容的串聯等效電阻,ESL是電容的串聯等效電感,C是真正的理想電容。其中ESR和ESL是由電容的制造工藝和材料決定的,無法人為消除。ESR影響電源的紋波,ESL影響電容的濾波頻率特性。
電容的容抗:XC=1/ωC,ω=2πf
電感的感抗:XL=ωL,ω=2πf
實際電容的復阻抗:Z=ESR+1/jωC+jωL
對于一個特定電容,當信號頻率低于其自諧振頻率時呈容性,當信號頻率高于其自諧振頻率時呈感性。
ESR是描述電容內部電阻的,純粹的容性負載是不消耗功率的,而由于ESR的存在,電容就會做功,從而導致溫度上升,0.1uF ESR內部電路較小,電容做功小,不會對電路溫度影響。
尺寸
在實際電路中設計中,我們還需要去考慮負載電容的尺寸,0.1uF電容的各種封裝尺寸都有,能夠更好地適配PCB的尺寸,不用占用太多空間。
因此,在電子電路設計中,旁路電容是一種不可或缺的電子元器件,它能夠用于電源濾波,0.1uF的電容是最常用的旁路電容之一,它的電容值大小合適、成本低廉,而且經過實際驗證,具有良好的頻率響應特性,成為了電路設計中的理想選擇。在很多電路設計中,特別是芯片附件都需要放置0.1uF的電容。
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