本文将介绍利用电容和电感降低噪声的对策,也可称为噪声对策的基础。这里使用了一个简单的四元素模型。如果要进一步表达高频共振,可能需要更多的部件模型。
电容的频率特性
使用电容降低噪声时,充分了解电容的特性非常重要。下图是电容的阻抗与频率的关系,这是电容最基本的特性之一。
电容器中不仅有电容C,还有电阻分量ESR(等效串联电阻)、电感分量ESL(等效串联电感)和EPR(等效并联电阻)。EPR与电极间绝缘电阻IR或电极间漏电流含义相同。一般来说,IR 经常被使用。
和c ESL组成串联谐振电路,电容的阻抗原则上呈现上图所示的V型频率特性。直到谐振频率,它是电容性的,并且阻抗降低。谐振频率的阻抗取决于ESR。在谐振频率之后,阻抗特性变成电感性的,并且阻抗随着频率而增加。电感阻抗特性取决于ESL。
谐振频率可以通过下面的公式计算。
从这个公式可以看出,电容越小,ESL越低,电容的谐振频率越高。如果应用于消除噪声,电容较小、ESL较低的电容会有较高的频率和较低的阻抗,因此可以很好地消除高频噪声。
虽然这里描述的顺序有些颠倒,但使用电容降低噪声的对策是利用电容的基本特性,即交流频率越高越容易通过,通过信号和电源线将不需要的噪声(交流分量)旁路到GND。
下图显示了不同电容值的电容器的阻抗频率特性。在电容区域,电容越大,阻抗越低。此外,电容越小,谐振频率越高,感应区的阻抗越低。
电容阻抗的频率特性总结如下。
电容和ESL越小,谐振频率越高,高频区域的阻抗越低。
电容越大,电容区域的阻抗越低。
ESR越小,谐振频率的阻抗越低。
ESL越小,感应区域的阻抗越低。
简单来说,低阻抗的电容具有优秀的噪声消除能力,不同的电容具有不同的阻抗频率特性,所以这个特性是一个非常重要的确认点。选择降噪电容时,请根据阻抗的频率特性(而不是电容值)来选择类型。
当选择用于降噪的电容器时,需要认识到连接LC(不是电容器)的串联谐振电路以确认频率特性。林恩
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