1、RLC串聯諧振頻度及其估算公式2009-04-2109:51串聯諧振是指所研究的串聯電路部份的電流和電壓達到同相位，即電路中電感的感抗和電容的容抗在數值上時相等的，因而使所研究電路呈現純內阻特點，在給定端電流的情況下，所研究的電路上將出現最大電壓，電路中消耗的有功功率也最大.1.諧振定義：電路中L、C兩組件之能量相等，當能量由電路中某一檢波組件釋出時，且另一檢波組件必吸收相同之能量，即此兩檢波組件間會形成一能量脈動。2.電路欲形成諧振，必須具備有電感器L及電容器C兩組件。3.諧振時其所對應之頻度為諧振頻度(),或稱共振頻度，以fr表示之4.串聯諧振電路之條件如圖1所示
2、：當Q=QI2Xl=I2Xc也就是Xl=Xc時，為R-L-C串聯電路形成諧振之條件。圖1串聯諧振電路圖5.串聯諧振電路之特點:(1)電路阻抗最小且為純內阻。即Z=R+jXjXc=R電路電壓為最大。即RPF=cos6=一(3)電路功率因子為1。即,(4)電路平均功率最大。即P=2R(5)電路總虛功率為零。即Ql=QcQt=QLQc=06.串聯諧振電路之頻度:(1)公式:R-L-C串聯電路欲形成諧振時，可調整電源頻度f、電感器L或電容器C使其達到諧振頻度fr,而與內阻R完全無關。7.串聯諧振電路之質量因子：(1)定義：電感器或電容器在諧振時形成的檢波功率與內阻器消耗的平均功率之比，稱為諧振時
3、之品質因子。(2)公式:;L-_,L/,CR市一下一至(3)品質因子Q值愈大表示電路對諧振時之響應愈佳。通常Q值在10100之間。8.串聯諧振電路阻抗與頻度之關系如圖(2)所示:內阻R與頻度無關，系一常數，故為一橫線。電感抗Xl=2無fl,與頻度成反比，故為一斜線。2nfC與頻度成正比，故為一曲線。(4)阻抗Z=R+j(XXC)當f=fr時，Z=R為最小值，電路為內阻性。當f>fr時，Xl>Xc,電路為電感性。當f
4、5)若將電源頻度f由小減小，則電路阻抗Z的變化為先減后增。9.串聯諧振電路之選擇性如圖(3)所示:(1)當f=fr時,I=I=max此頻度稱為諧振頻度。(2)當f=fi或f2時,=0.707/llldX,此頻度稱為旁帶頻度、截止頻度或半功率頻度。(3)串聯諧振電路之選擇性：電路電壓最大值變動至倍電壓最大值時,BW表不。所對應的兩側帶頻度間之范圍，即為該電路之選擇性，一般稱為頻帶長度或波寬，以公式:(4)當f=fi或f2時，其電路功率為最大功率之半，故截至頻度又稱為半功率頻度。公式:/IPf2>fr稱為上限截至頻度，f1
5、W(6)若將電源頻度f由小減小，則電路電壓I的變化為先增后減，而質量因子Q值越大，其曲線越尖銳，即頻帶長度越窄，響應越好，選擇性越佳。(7)當頻帶長度BW很寬，表示質量因子Q值很低；若Q
6、驅動的電壓還會吸收很大的電源電壓，因為電路中的電感，內阻（非常是芯片管腳上的電感，會形成大跌）,這些電壓相對于正常情況來說實際上就是一種噪音，會影響功放的正常工作.這就是耦合.去藕電容就是起到一個電板的作用，滿足驅動電路電壓的變化，防止互相間的耦合干擾.旁路電容實際也是去藕合的，只是旁路電容通常是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪音提高三條低阻抗泄防途徑.高頻旁路電容通常比較小，按照諧振頻度通常是，等，而去耦合電容通常比較大，是10u或則更大，根據電路短發布參數，以及驅動電壓的變化大小來確定.旁路是把輸入訊號中的干擾作為濾除對象，而去耦是把輸出訊號的干擾作為濾除對象，避免干擾訊號返回電源.這應當
7、是她們的本質區別.去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該元件的高頻噪音.數字電路中典型的去耦電容值是心腦個電容的分布電感的典型值是5心的去耦電容有5aH的分布電感，它的并行共振頻度大概在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪音有較好的去耦療效，對40MHz以上的噪音幾乎不起作用.1”10心F的電容，并行共振頻度在20MHz以上，消除高頻噪音的療效要好一些.每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10心F左右.最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷上去的，這些卷上去的結構在高頻時表現為電感.要使用鑰.電容或聚碳香豆素電
8、容.去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F,即10MHz取aF,取心F.分布電容是指由非形態電容產生的一種分布參數.通常是指在印制板或其他形態的電路方式，在線與線之間、印制板的上下層之間產生的電容.這些電容的容量很小，但可能對電路產生一定的影響在對印制板進行設計時一定要充分考慮這些影響，尤其是在工作頻度很高的時侯.也成為寄生電容制造時一定會形成，只是大小的問題.布高速PCB時,盲孔可以降低板層電容，但會降低電感.分布電感是指在頻度增強時，因導體自感而導致的阻抗降低電容器選用及使用注意事項1,通常在低頻耦合或旁路，電氣特點要求較低時，可選用紙介、滌綸電容器；在高頻高壓電路中，應選用云
9、母電容器或瓷介電容器；在電源混頻和退耦電路中，可選用電解電容器.2,在振蕩電路、延時電路、音調電路中，電容器容量應盡可能與估算值一致.在各類混頻及網（選頻網路），電容器容量要求精確；在退耦電路、低頻耦合電路中，對同兩級精度的要求不太嚴格.3,電容器額定電流應低于實際工作電流，并要有足夠的余地，通常選用耐壓值為實際工作電流兩倍以上的電容器.4,優先選用絕緣內阻高，耗損小的電容器，還要注意使用環境我們曉得，通常我們所用的電容最重要的一點就是混頻和旁路，我在設計中也正是如此使用的.對于高頻雜訊，通常我的經驗是不要過大的電容，由于我個人覺得，過大的電容即使對于低頻的雜訊過濾療效似乎比較好，而且對于高頻
10、的雜訊，因為其諧振頻度的增長，促使對于高頻雜訊的過濾療效不很理想.所以電容的選擇不是容量越大越好.疑惑點：1.以上都是我的經驗，沒有理論證實，希望哪位可以在理論在幫忙解釋一下是否正確.或則推薦一個網頁或則網站.2.是不是超過了諧振頻度，其阻抗將大大降低，所以對高頻的過濾訊號，其作用就相對減少了呢3.理想的濾蕾絲是不是在諧振頻度這點上（沒有看懂中）4.曾經只曉得電容的旁路作用是隔直通交，如今具體于PCB設計中，電容的這一旁路作用具體彰顯在那里在用電容抑制電磁恐嚇時，最容易忽略的問題就是電容引線對混頻療效的影響.電容器的容抗與頻度成正比，正是借助這一特點，將電容并聯在訊號線與相線之間起到對
11、高頻噪音的旁路作用.但是，在實際工程中，好多人發覺這些技巧并不能起到預期濾除噪音的療效，面對頑固的電磁噪音束手無策.出現此類情況的一個誘因是忽視了電容引線對旁路療效的影響.實際電容器的電路模型是由等效電感（ESL）電容和等效內阻（ESR均成的串聯網絡.理想電容的阻抗是隨著頻度的下降減少，而實際電容的阻抗是圖1所示的網路的阻抗特點，在頻度較低的時侯，呈現電容特點，即阻抗隨頻度的降低而增加，在某一點發生諧振，在這點電容的阻抗等于等效串聯內阻ESR在諧振點以上，因為ESim作用，電容阻抗隨著頻度的下降而降低，這是電容呈現電感的阻抗特點.在諧振點以上，因為電容的阻抗降低，因而對高頻噪音的旁路作用減小，
12、甚至消失.電容的諧振頻度由ESL和C共同決定電容值或電感值越大，則諧振頻度越低，也就是電容的高頻混頻療效越差.ESL不僅與電容器的種類有關外，電容的引線寬度是一個非常重要的參數，引線越長，則電感越大，電容的諧振頻度越低.因而在實際工程中，要使電容器的引線盡量短.按照LC電路串聯諧振的原理，諧振點除了與電感有關，還與電容值有關，電容越大，諧振點越低.許多人覺得電容器的容值越大，混頻療效越好，這是一種誤讀.電容越大對低頻干擾的旁路療效其實好，而且因為電容在較低的頻度發生了諧振，阻抗開始隨頻度的下降而降低，因而對高頻噪音的旁路療效變差.表1是不同容量墻磚電容器的自諧振頻度，電容的引線寬度是1.6mm
13、（你使用的電容的引線有如此短嗎）.表1電容值自諧振頻度（MHz）電容值自諧振頻度（MHz）.50..50.雖然從濾除高頻噪音的角度看，電容的諧振是不希望的，并且電容的諧振并不是總是有害的.當要濾除的噪音頻度確定時，可以通過調整電容的容量，使諧振點恰好落在恐嚇頻度上.從電路來說，總是存在驅動的源和被驅動的負載.假如負載電容比較大，驅動電路要把電容充電、放電，能夠完成訊號的跳變，在上升沿比較險峻的時侯，電壓比較大，這樣驅動的電壓還會吸收很大的電源電壓，由
14、于電路中的電感，內阻（非常是芯片管腳上的電感，會形成大跌）,這些電壓相對于正常情況來說實際上就是一種噪音，會影響功放的正常工作.這就是耦合.去藕電容就是起到一個電板的作用電流和頻率的計算公式，滿足驅動電路電壓的變化，防止互相間的耦合干擾.旁路電容實際也是去藕合的，只是旁路電容通常是指高頻旁路，也就是給高頻的開關噪音提高三條低阻抗泄防途徑.高頻旁路電容通常比較小，按照諧振頻度通常是，等，而去耦合電容通常比較大，是10u或則更大，根據電路短發布參數，以及驅動電壓的變化大小來確定.去耦和旁路都可以看作檢波.正如ppxp所說,去耦電容相當于電板，防止因為電壓的突變而使電流增長,相當于濾雜訊.具體容值可以依照電壓的大小、期
15、望的雜訊大小、作用時間的大小來估算.去耦電容通常都很大，對更高頻率的噪音，基本無效.旁路電容就是針對高頻來的，也就是借助了電容的頻度阻抗特點.電容通常都可以看成一個RLC串聯模型.在某個頻度，會發生諧振，此時電容的阻抗就等于其ESR假如看電容的頻度阻抗曲線圖，都會發覺通常都是一個V形的曲線.具體曲線與電容的介質有關，所以選擇旁路電容還要考慮電容的介質，一個比較保險的方式就是多并幾個電容.去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該元件的高頻噪音.數字電路中典型的去耦電容值是心腦個電容的分布電感的典型值是5心的去耦電容有5aH的分布電感，它的并行共振
16、頻率大概在7MHz左右，也就是說，對于10MHz以下的噪音有較好的去耦療效，對40MHz以上的噪音幾乎不起作用.1”10心F的電容，并行共振頻度在20MHz以上，消除高頻噪音的療效要好一些.每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10心F左右.最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷上去的，這些卷上去的結構在高頻時表現為電感.要使用鑰.電容或聚碳香豆素電容.去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F,即10MHz取aF,取心F.通常來說，容量為uf級的電容，象電解電容或鑰.電容，他的電感較大，諧振頻度較小，對低頻訊號通過較好,而對高頻訊號，表現出較強的電感性，阻抗較大，
17、同時，大電容還可以起到局部電荷池的作用，可以減輕局部的干擾通過電源耦合出去；容量為的電容，通常為陶瓷電容或云母電容，電感小，諧振頻度高,對高頻訊號的阻抗較小，可以為高頻干擾訊號提供一條旁路，降低外界對該局部的耦合干擾，在電子電路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，尊稱就不一樣了.對于同一個電路來說，旁路（）電容是把輸入訊號中的高頻噪音作為濾除對象，把功放攜帶的高頻雜訊濾除，而去耦（,亦稱退耦）電容是把輸出訊號的干擾作為濾除對象.在供電電源和地之間也常常聯接去耦電容，它有三個方面的作用：一是作為本集成電路的蓄能電容；二是濾除該元件形成的
18、高頻噪音，切斷其通過供電回路進行傳播的通路；三是避免電源攜帶的噪音對電路構成干擾.我來總結一下，旁路實際上就是給高頻干擾提供一個到地的能量釋放途徑，不同的容值可以針對不同的頻度干擾.所以通常旁路時常用一個大貼片加上一個小貼片并聯使用.對于相同容量的電容的Q值我覺得會影響旁路時高頻干擾釋放路徑的阻抗，直接影響旁路的療效，對于旁總來說，希望在旁路作用時，電容的等效阻抗越小越好，這樣更利于能量的排尿.數字電路輸出訊號電平轉換過程中會形成很大的沖擊電壓，在供電線和電源電阻上形成較大的壓降,使供電電流形成跳變，形成阻抗噪音（又名開關噪音），產生干擾源.、沖擊電壓的形成輸出級控制正負邏輯輸出的管子短時間同
19、時導通，形成瞬態尖峰電壓受負載電容影響，輸出邏輯由“0轉換至“1時，因為對負載電容的充電而形成瞬態尖峰電壓.瞬態尖峰電壓可達50ma,動作時間大概幾ns至幾十ns.、降低沖擊電壓影響的舉措（1）增加供電電源電阻和供電線阻抗（2）匹配去耦電容三、何為去耦電容在ic（或電路）電源線端和相線端加接的電容稱為去耦電容四、去耦電容怎么取值去耦電容取值通常為，頻度越高，去耦電容值越小五、去耦電容的種類獨石（2）玻璃釉（3）墻磚（4）鋰六、去耦電容的放置去耦電容應放置于電源入口處，連線應盡可能短.旁路電容不是理論概念，而是一個常常使用的實用技巧，在50-60年彳，這個詞也就有它特有的含意，如今已不多用.電子
20、管或則晶體管是須要偏置的，就是決定工作點的直流供電條件.諸如電子管的基極相對于陰極常常要求加有負壓，為了在一個直流電源下工作，就在陰極對地串接一個內阻，借助板流產生陰極的對地正電位，而基頻直流接地,這些偏置技術稱作自偏”但是對（交流）訊號而言，這同時又是一個負反饋，為了去除這個影響就在這個內阻上并聯一個足夠大的點容，這就叫旁路電容.后來也有的資料把它引申使用于類似情況.去耦電容在集成電路電源和地之間的有兩個作用：一方面是本集成電路的蓄能電容，另一方面旁路掉該元件的高頻噪音.數字電路中典型的去耦電容值是心F這個電容的分布電感的典型值是5a的去耦電容有5aH的分布電感，它的并行共振頻度大概在7MH
21、z左右，也就是說，對于10MHz以下的噪音有較好的去耦療效，對40MHz以上的噪音幾乎不起作用.1心E10心F的電容，并行共振頻度在20MHz以上，消除高頻噪音的療效要好一些.每10片左右集成電路要加一片充放電電容，或1個蓄能電容，可選10口左右.最好不用電解電容，電解電容是兩層薄膜卷上去的，這些卷上去的結構在高頻時表現為電感.要使用鑰.電容或聚碳香豆素電容.去耦電容的選用并不嚴格，可按C=1/F,即10MHz取aF,取心F.通常來說，容量為uf級的電容，象電解電容或鑰.電容，他的電感較大，諧振頻度較小，對低頻訊號通過較好，而對高頻訊號，表現出較強的電感性，阻抗較大，同時，大電容還可
22、以起到局部電荷池的作用,可以減輕局部的干擾通過電源耦合出去；容量為的電容，通常為陶瓷電容或云母電容，電感小，諧振頻度高，對高頻訊號的阻抗較小，可以為高頻干擾訊號提供一條旁路，降低外界對該局部的耦合干擾旁路是把功放或電源攜帶的高頻雜訊或訊號濾除；去藕是為保正輸出端的穩定輸出（主要是針對元件的工作）而設的小池塘”在其他大電壓工作時保證電源的波動范圍不會影響該電路的工作補充一點就是所謂的藕合：是在前后級間傳遞訊號而不相互影響各級靜態工作點的器件有源元件在開關時形成的高頻開關噪音將順著電源線傳播.去耦電容的主要功能就是提供一個局部的直流電源給有源元件，以減低開關噪音在板上的傳播和將噪音引導到地在電子電
23、路中，去耦電容和旁路電容都是起到抗干擾的作用，電容所處的位置不同，尊稱就不一樣了.好多電子產品中，電容器都是必不可少的電子元元件，它在電子設備中充當檢波器的平滑混頻、電源和退耦、交流訊號的旁路、交直流電路的交流耦合等.因為電容器的類型和結構種類比較多，因而,使用者除了須要了解各種電容器的性能指標和通常特點，并且還必須了解在給定用途下各類器件的異同點、機械或環境的限制條件等.本文介紹電容器的主要參數及應用，可供讀者選擇電容器種類時用.1、標稱電容量（CR）:電容器產品標出的電容量值云母和陶瓷介質電容器的電容量較低（大概在以下）;紙、塑料和一些陶瓷介質方式的電容量居中（大概在0005a
24、F1010aF一般電解電容器的容量較大.這是一個簡略的分類法.2、類別水溫范圍：電容器設計所確定的能連續工作的環境濕度范圍，該范圍取決于它相應類別的氣溫極卜M值，如上限類別體溫、下限類別體溫、額定氣溫（可以連續施加額定電流的最高環境濕度）等.3、額定電流（UR）:在下限類別氣溫和額定體溫之間的任一氣溫下，可以連續施加在電容器上的最大直流電流或最大交流電流的有效值或脈沖電流的峰值電容器應用在高壓場合時，必須注意電暈的影響.電暈是因為在介質/電極層之間存在縫隙而形成的，它不僅可以形成毀壞設備的寄生訊號外，都會造成電容器介質擊穿.在交流或脈動條件下，電暈非常容易發生.對于所有的電容器，在使用中應保證直流
25、電壓與交流峰值電流之和不的超過直流電流額定值.4、損耗角余弦（tg6庫規定頻度的余弦電流下，電容器的耗損功率乘以電容器的無功功率這兒須要解釋一下，在實際應用中，電容器并不是一個純電容，其內部還有等效內阻，它的簡化等效電路如右圖所示.圖中C為電容器的實際電容量，Rs是電容器的串聯等效內阻，Rp是介質的絕緣內阻,Ro是介質的吸收等效內阻.對于電子設備來說，要求Rs愈小愈好，也就是說要求耗損功率小，其與電容的功率的傾角6要小.這個關系用下式來抒發：tg6=Rs/Xc=匕，在應用當中應注意選擇這個參數，防止自身發熱過大，以降低設備的失效性.5、電容器的氣溫特點：一般是以20c基準體溫的
26、電容量與有關體溫的電容量的比率表示補充:1、電容在電路中通常用“勵數字表示（如C13表示編號為13的電容）.電容是由兩片金屬膜靠近，中間用絕緣材料隔開而組成的器件.電容的特點主要是隔直流通交流.電容容量的大小就是表示能儲存電能的大小，電容對交流訊號的制約作用稱為容抗，它與交流訊號的頻度和電容量有關.容抗XC=1/2tifc（f表示交流訊號的頻度，C表示電容容量）電話機中常用電容的種類有電解電容、瓷片電容、貼片電容、獨石電容、鑰,電容和尼龍電容等2、識別方式：電容的辨識方式與阻值的辨識方式基本相同，分直標法、色標法和數標法3種.電容的基本單位用法拉（F）表示，其它單位還有：毫法（mF）、微法（
27、uF）、納法（nF）、皮法（pF）.其中:1法拉=103毫法二106微法=109納法=1012皮法容量大的電容其容量值在電容上直接標注，如10UF/16V容量小的電容其容量值在電容上用字母表示或數字表示字母表示法：1m==1n=數字表示法：通常用三位數字表示容量大小，前兩位表示有效數字，第三位數字是倍率.如:102表示=峨示=uF3、電容容量偏差表符號容許偏差±1%±2%±5%±10%±15%士20%如:一墻磚電容為104J表示容量為0.1uF、誤差為&#
28、177;5%.6使用壽命：電容器的使用壽命隨氣溫的降低而降低.主要誘因是氣溫加速物理反應而使介質隨時間退化.7絕緣內阻：因為溫升造成電子活動降低，因而氣溫下降將使絕緣內阻增加.電容器包括固定電容器和可變電容器兩大類，其中固定電容器又可依照所使用的介質材料分為云母電容器、陶瓷電容器、紙/塑膠薄膜電容器、電解電容器和玻璃釉電容器等；可變電容器也可以是玻璃、空氣或陶瓷介質結構.以下附錄列舉了常見電容器的字母符號.電容分類介紹名稱:聚脂（尼龍）電容（CL）符號：電容量：40p-4u額定電流:63-630V主要特征：小容積，大容量，耐熱耐濕，穩定性差應用：對穩定性和耗損要求不高的低頻電路名稱:熱固性乙烯電
29、容(CB)符號：電容量:10p-1u額定電流：100V-30KV主要特征：穩定，低耗損，容積較大應用：對穩定性和耗損要求較高的電路名稱:聚丙烯電容(CBB)符號：電容量:1000p-10u額定電流：63-2000V主要特征：性能與熱固性相像但容積小，穩定性略差應用：取代大部份熱固性或云母電容，用于要求較高的電路名稱:云母電容(CY)符號：電容量：額定電流：100V-7kV主要特征：高穩定性，高可靠性，氣溫系數小應用：高頻振蕩，脈沖等要求較高的電路名稱:高頻瓷介電容(CC)符號：電容量:1-6800P額定電流：63-500V主要特征：高頻耗損小，穩定性好應用:iWj頻電路名稱:低頻瓷介電容(CT)符
30、號：電容量：額定電流：50V-100V主要特征：容積小，價廉，耗損大，穩定性差應用：要求不高的低頻電路名稱:玻璃釉電容(CI)符號：電容量：額定電流：63-400V主要牛I點：穩定性較好，耗損小，耐低溫(200度)應用：脈沖、耦合、旁路等電路名稱:鋁電解電容符號：電容量：額定電流：主要牛e點：容積小，容量大，耗損大，漏電大應用：電源混頻，低頻耦合，去耦，旁路等名稱:鋰電解電容（CA）鋰電解電容（CN）符號：電容量：額定電流：主要特征：耗損、漏電大于鋁電解電容應用：在要求高的電路中取代鋁電解電容名稱：空氣介質可變電容器符號：可變電容量：100-1500P主要特征：耗損小，效率高；可依照要求制成直
31、線式、直線波長式、直線頻度式及對數式等應用：電子儀器，廣播電視設備等名稱:薄膜介質可變電容器符號可變電容量：15-550p主要特征：容積小，重量輕；耗損比空氣介質的大應用：通信，廣播接收機等名稱:薄膜介質微調電容器符號：可變電容量：1-29p主要特征：耗損較大電流和頻率的計算公式，容積小應用：收錄機，電子儀器等電路作電路補償名稱：陶瓷介質微調電容器符號：可變電容量：主要特征：耗損較小，容積較小應用：精密調諧的高頻振蕩回路名稱:獨石電容最大的缺點是氣溫系數很高，做振蕩器的穩漂讓人受不了，我們做的一個555振蕩器，電容正好在7805對面,開機后，用示波器看頻度，眼看著就漸漸變化，后來換成腈綸電容就很多了.獨石電容的特性：電容量大、體積小、可靠性高、電容量穩定，耐低溫耐濕性好等應用范圍廣泛應用于電子精密儀器.各類大型電子設備作諧振、耦合、濾波、旁路容量范圍：耐壓:二倍額定電流.上面說獨石又叫多層瓷介電容，分兩種類型，1型性能很好，但容量小，通常大于，另一種叫II型，容量大,但性能通常.就溫漂而言：獨石為正溫系數+130左右，CBB為負溫系數-230,用適當比列并聯使用，可使溫漂降到很小.就價錢而言：鑰.，鋰電容最貴，獨石，CBB較實惠，墻磚最低，但有種高頻零溫漂黑點墻磚稍貴.云母電容Q值較高，也稍貴
