困扰了我N年的电源和地之间的电容滤波问题！！我好难受！！

kexuexyz · 发表于 2012-3-17 13:31:16

上面是简单的电容滤波电路，比如+5V的电源夹杂了一个sin(ωt)的信号，那么经过电容滤波之后会是什么样子？
希望高人能从定性和定量两方面来分析分析。
比如：当sin(ωt)增大的时候会是什么样子？当sin(ωt)的减小的时候会是什么样子？

正点原子 · 发表于 2012-3-18 01:07:26

任何经验都应该是有据可查,有理可依的.只是我们知道的太少,并且不是专注一个方面,导致很多没有深入研究.如果你一个方面钻精了,就可以说出所以然来了.
我们绝大部分人只是知其然,而不知其所以然,看看下面这个文章,应该会让楼主释然,只是可能过程会有点长.

文章概要:

很多人问我关于电源完整性设计问题，索性写一个文档，内容涉及电源完整性设计的基本内容，看了这个，你应该能有一个全面的认识，至于深入研究，就看自己了。 --------- 于争

1 为什么要重视电源噪声问题？
2 电源系统噪声余量分析
3 电源噪声是如何产生的？
4 电容退耦的两种解释
    4.1 从储能的角度来说明电容退耦原理。
    4.2 从阻抗的角度来理解退耦原理。
5 实际电容的特性
6 电容的安装谐振频率
7 局部去耦设计方法
8 电源系统的角度进行去耦设计
    8.1 著名的Target Impedance（目标阻抗）
    8.2 需要多大的电容量
    8.3 相同容值电容的并联
    8.4 不同容值电容的并联与反谐振（Anti-Resonance）
    8.5 ESR对反谐振（Anti-Resonance）的影响
    8.6 怎样合理选择电容组合
    8.7 电容的去耦半径
    8.8 电容的安装方法
9 结束语

楚地狂生 · 发表于 2012-3-25 17:51:35

这个滤波电路不行，没限流电阻，而且滤交流信号，是使用电感，使用有源的二阶滤波电路较好。

shihantu · 发表于 2012-3-17 21:15:15

首先，LZ的原理图不能分析LZ提出的问题。

如果是理想电容器和理想电源，这个电容无法滤波，因为电容吸入多少电荷，电源就会供给多少电荷，电源强制对整个线路输出需要的电流，使得线路电压和电源电压一致。

但事实上，任何一条导线，一个元件，都不是一个简单的只有一个参数，比如导线，一定长度的导线，会有一定的电阻，和在空间上分布的电容和电感，电容也是，本身也有一定的内阻和等效电感，如果严格按照“实物”电路的线路画出对应的原理图，就会知道为什么电源输出还要增加电容了。

要增加电容，但是为什么要增加“习惯上取104”的电容，这里要考虑104电容的等效电路和参数。实际上，“104”电容还有很多种，“104”只是表示了电容的容量是0.1uF而已。铝电解电容可以吗？钽电解电容呢，陶瓷，云母，聚丙烯，聚氯乙烯呢？容量一定要“104”吗？

Pony279 · 发表于 2012-3-17 13:58:53

对于频率比较高的交流信号来说，电容相当于短路。
对于直流，电容开路。

交流直流叠加，经过电容滤波后，只剩下5V直流信号。
像你给的图中的0.1u的电容一般是用来高频滤波的(系统内各部件也会产生高频信号的)，

因为，容量大的电解电容在频率高的时候表现为电感，只适合做低频的交流滤波。

通常MCU系统中电源的滤波部分电容是由一个容量比较大的电解电容，加上一个容量比较小的非电解内容(习惯上取104)组成。

滤波电路有很多种，模电书上有说。

kexuexyz · 发表于 2012-3-17 15:07:50

回复【2楼】Pony279:
---------------------------------
通过电容的电流电压关系可以知道，流过电容的电流与电压的变化率成正比，那么，当电压增大时，电容有电流流入，电容充电，当电压减小时，电容有电流流出，电容放电。我想知道这个过程对滤波到底产生了怎样的影响。

Pony279 · 发表于 2012-3-17 15:56:35

回复【3楼】kexuexyz:
---------------------------------
"当电压增大时，电容有电流流入，电容充电，当电压减小时，电容有电流流出，电容放电。"

当电压变化的速度很快的时候，电容来不及充放电，在这种情况下，电容两端的电压不变，可视为直流，所以就滤波了

kexuexyz · 发表于 2012-3-17 20:24:37

回复【4楼】Pony279:
---------------------------------
“当电压变化的速度很快的时候，电容来不及充放电。”有什么原理性或数学依据吗？
另外，能不能用proteus或multisim仿真一下这种滤波效果？

螃蟹爱虫 · 发表于 2012-3-17 21:35:50

通俗的说吧，负载电流变化大时，你的电源抖动较大，加入电解电容滤波，减少电源抖动。加入0。1UF的电容滤除高频分量。

Pony279 · 发表于 2012-3-17 22:11:35

打个比方，自来水公司给你们家供水，
但是，它供来的水是断断续续，时大时小的，
当你要用水的时候，会不会很不爽呢？
你要是在屋顶装个储水罐，供来的水先供到储水罐里暂时储存
，你要用水的时候水再从储水罐流出来，效果会不会好一些呢？

5楼说得没错，对于理想的无敌的电压源，那个滤波电容是没有意义的。
但是实际的电源不可能是理想的，最大供电电流会有限制，电源有内阻，导线也有电阻，
由于这些限制，电容不可能瞬间被充满电的。

至于104的电容，只是个习惯而已，达到高频滤波的目的就行。

Pony279 · 发表于 2012-3-18 01:38:45

谢谢原子哥

正点原子 · 发表于 2012-3-18 01:44:59

这个于博士的博客地址:http://www.sig007.com/bsjt/128.html
电源及信号方面很多可以学习的地方.

Pony279 · 发表于 2012-3-18 01:54:58

嗯，下载过他的Orcad的教程，一直放着没看。。。

fk2011 · 发表于 2012-3-24 23:33:13

学习！！

lixupeng · 发表于 2012-3-25 14:19:50

回复【9楼】正点原子:

---------------------------------
备用！

楚地狂生 · 发表于 2012-3-25 17:53:26

为什么我不能提交附件呢？

Pony279 · 发表于 2012-3-25 18:13:48

回复【15楼】楚地狂生:
---------------------------------
有源滤波，从效率上和成本上都会有损失...

上面那个只是最简单的方案，
以前用51单片机PWM控制寻线小车的，
受电机影响，单片机频频死机，后来在电源上并个电容，就轻易解决了。

jj123paopao · 发表于 2012-5-31 16:12:21

学习了，资料下了慢慢看，多谢大家~~呵呵

相识在天涯 · 发表于 2012-6-1 13:26:24

好贴！

zhengaoyuan · 发表于 2012-7-23 08:36:11

那么多人下载，都不帮忙顶一下，对不起楼主啊！

2253367 · 发表于 2012-7-29 08:43:42

mark

kdtcf · 发表于 2012-8-12 11:55:02

电容ESR特性会直接影响滤波效果，一般情况都认为频率越高容抗越低，滤波效果越好，但是很多电容高频特性很差，反而到了高频部分内阻变得很大，开关电源输出滤波都是推荐使用低ESR的电容，滤波效果更好，所以选择滤波电容的时候，当然是越多越好，同时也要选择ESR低的电容。

xdz1989 · 发表于 2012-8-15 11:10:47

MARk,原子哥的资料很有用！谢谢了

徐家二少 · 发表于 2012-8-15 19:13:08

模电学习的不好。。学习了。。每次看到电源上面接个电容。。知道滤波，但不知道具体。。

luoliren206 · 发表于 2012-8-15 21:19:33

了解一下。。。。

liurenyin · 发表于 2012-8-20 14:11:11

其实好多人都不懂啊，只知道有那么个电容

Alexinx · 发表于 2012-9-17 22:16:40

学习了~~

2012lc · 发表于 2012-9-21 15:28:23

学习了！

zxtand123456 · 发表于 2012-9-27 01:13:01

学习了！

t待鸿 · 发表于 2012-10-9 09:12:34

看了，回贴是美德，持续关注中……

pandy · 发表于 2012-10-9 22:06:35

受教了

jasonWU · 发表于 2012-10-26 11:41:14

学习了……

steelen · 发表于 2012-11-1 11:49:32

看来很多人没有搞懂

正点原子 · 发表于 2012-11-1 12:56:06

回复【33楼】steelen:
---------------------------------
请带我们搞懂吧。。。

zzmmlizzie · 发表于 2012-11-4 21:02:32

回复【9楼】正点原子:
---------------------------------
谢谢您分享的东西，学习了！

从良宅男 · 发表于 2012-11-10 10:03:05

头疼

Julius007 · 发表于 2013-1-8 15:59:00

非常的好问题

Mayz · 发表于 2013-1-10 17:39:24

学习了，硬件很菜

hc446276616 · 发表于 2013-3-27 21:59:48

学习了

Julius007 · 发表于 2013-3-28 19:59:49

书籍好好。

青木 · 发表于 2013-4-18 18:32:45

美德，据说

xkelec · 发表于 2013-4-18 23:15:54

电压变化越快（高频），流经电容的电流越大，吸收了对负载的影响。电容大小的选择，可以参看电路原理里面的经典习题，脉冲作用下的一阶电路，脉冲频率和一阶电路充放电时间常数之间的大小关系不同，表现不一样！我是这样理解的。

lgjcumt2013 · 发表于 2013-5-4 22:31:23

好东西，学习了！谢谢原子哥

Usart · 发表于 2013-6-24 11:33:22

下载下来学习一下。。。。。。

ejie+ · 发表于 2013-6-25 11:41:44

精华帖就是不一般，必须得顶

Tony1573 · 发表于 2013-7-9 14:42:51

不错，小问题大道理。。。。

款子039 · 发表于 2013-7-15 22:45:09

很好，我之前也仅是知道滤波，但就是没仔细研究其滤波之效果。谢谢分享了

shzb9999 · 发表于 2013-7-21 18:40:36

顶！

1501697860 · 发表于 2013-7-22 07:25:12

回复【12楼】Pony279:
---------------------------------
可以上传吗

lichaoya · 发表于 2013-7-22 19:00:46

真是好东西！！！这几天被电源整死了，外部中断总是被电源干扰。学习一下。

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困扰了我N年的电源和地之间的电容滤波问题！！我好难受！！

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