電容濾波的解析與EMC整改建議
發布時間：2019-12-25 責任編輯：wenwei
【導讀】眾所周知，電容是各種電路板中極其重要的元器件之一。它的種類繁多，功能也是層出不窮，尤其以濾波功能出名。
一、電容的濾波作用
● 即頻率f越大，電容的阻抗Z越小。
● 當低頻時，電容C由於阻抗Z比較大，有用信號可以順利通過；
● 當高頻時，電容C由於阻抗Z已經很小了，相當於把高頻噪聲短路到GND上去了。
二、電容濾波在何時會失效
整改中常常會使用電容這種元器件進行濾波，往往有“大電容濾低頻，小電容濾高頻”的說法。
以常見的表貼式MLCC陶瓷電容為例，進行等效模型如下：
容值10nF，封裝0603的X7R陶瓷的模型參數如下：
由於等效模型中既有電容C，也有電感L，組成了二階係統，就存在不穩定性。對電路回路來說，就是會發生諧振，諧振點在如下頻率處：
下圖是諧振曲線的示例：
即常說的在諧振點前是電容，諧振點之後就不再是電容了。
三、LC濾波何時使用
如果串聯電感L，再並聯組成C，就形成了LC濾波：
單獨一個電容C是一階係統，單獨一個電感L也是一階係統，在幅值衰減斜率是-20dB。但LC組成的二階係統，幅值衰減斜率是-40dB，更靠近理想的“立陡”的截止頻率的效果，即濾波效果更好。
四、PWM頻率到底是多少
往往提到PWM，比如會說用20kHz PWM驅動電機等。但實際上，這個20kHz僅代表PWM的脈衝周期是50us：
那麼所謂的20kHz PWM在頻域上的頻率點落在哪裏呢，如下公式：
對於階躍信號來說，由於上升時間tr無窮小，則頻率f無窮大。當頻率高了之後，寄生參數則不能在忽略，會引發很多諧振的問題。
從信號上來看，就是很陡峭的階躍信號會有過衝和振蕩的問題。簡單來說就是頻率f越大，則噪聲所占的頻率就會越寬泛，即EMC特性就會越差。
五、如何將原理圖和PCB對應起來
由於細分工種的問題，原理圖和PCB被割裂開來，由兩組人進行分工作業：
例如在原理圖上有如下的電路：
其隱含一個問題就是在PCB上其實V1的負極和C1的負極是有一條線（PCB layout工具軟件中用的詞比較準確，Trace，蹤跡/軌跡）。
往往在設計階段A->B->C是都會關注的。如果EMC出現問題，除了要在原理圖上查找電路參數的問題，還需要特別關注C->D，即回流路徑。
如果回流路徑不順暢，會造成信號的畸變：
比如在EMC試驗時，MCU的ADC采集到的信號被幹擾到了，則除了在原理圖上分析外，在PCB上講該信號高亮出來，然後再耐心尋找該信號的回流路徑是否有不順暢的地方：
對著信號線頭腦中想象回流路徑，有點意識流的感覺。
六、總結
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