電源工程師通常都會(huì)使用旁路和去耦電容來(lái)減小PCB上產(chǎn)生的各種噪聲，因其成本相對(duì)較低，使用容易，還有一系列的量值可選用，電容器常常是電路板上用來(lái)減小電磁干擾(EMI)的主要器件。由于寄生參數(shù)具有重要的影響，所以電容器的選擇要比其容量的選擇更為重要。制造電容器的方法很多，其中制造工藝決定了寄生參數(shù)的大小。那么如何利用電容來(lái)實(shí)現(xiàn)高性能的EMI濾波呢？本文將重點(diǎn)解析多層陶瓷電容器，其包括表面貼裝和引腳兩種類(lèi)型。
阻抗和插入損耗
所幸的是，電容器還算簡(jiǎn)單的器件。由于電容器是一個(gè)雙端口器件，故僅有一種方法與傳輸線并接。不要將該器件看作一只電容器，更容易的方法是將其看作為一個(gè)阻抗模塊。當(dāng)其與傳輸線并聯(lián)時(shí)，甚至可以將其視作為一個(gè)導(dǎo)納模塊(見(jiàn)圖1)。
圖1 將電容器視作為阻抗模塊
這種連接方式的ABCD參數(shù)可以表示為：
然后，利用ABCD參數(shù)和散射(S)參數(shù)之間的關(guān)系，可以得到插入損耗S21的幅度為：
有一些插入點(diǎn)可以來(lái)觀察方程2。首先，對(duì)于一個(gè)高性能的陶瓷電容器來(lái)說(shuō)，其相角在整個(gè)頻段中都非常接近±90°，只有諧振點(diǎn)附近除外(見(jiàn)圖2)。
圖2 1000-pF陶瓷電容器的典型阻抗幅相特性
已知±90°的余弦接近0，故方程2可以被簡(jiǎn)化為：
故該相角可以被忽略，并且在絕大多數(shù)的頻譜上都能給出較好的結(jié)果。另一個(gè)很好的近似是當(dāng)Z0>>?Z??時(shí)，方程3可以被進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：
作為一個(gè)例子，表1中給出了對(duì)一只1000-pF的旁路電容器測(cè)出的阻抗及由此計(jì)算出來(lái)的插入損耗。所有的插入損耗數(shù)據(jù)都基于50歐阻抗。如表中所給出，一旦電容器的阻抗開(kāi)始增加到50歐，方程3將快速發(fā)生突變。
表1 1000-pF旁路電容器的阻抗和求得的插入損耗
這些方程中的唯一問(wèn)題就是需要知道一系列不同電容值的阻抗。
