EMI/EMC设计经验总结
一、电容的应用：
（二）电容的使用可以解决很多EMC问题。
二、电容分类：
（一）按材质分类：
1、铝质电解电容：
通常是在绝缘薄层之间以螺旋状绕缠金属箔而制成，这样可以在电位体积内得到较大的电容值，但也使得该部分的内部感抗
增加。
2、钽电容：
由一块带直板和引脚连接点的绝缘体制成，其内部感抗低于铝电解电容。
3、陶瓷电容：
结构是在陶瓷绝缘体中包含多个平行的金属片。其主要寄生为片结构的感抗，并且低于MHz的区域造成阻抗。
应用描述：
铝质电解电容和钽电解电容适用于低频终端，主要是存储器和低频滤波器领域。
在中频范围内（从KHz到MHz），陶质电容比较适合，常用于去耦电路和高频滤波.特殊的低损耗陶质电容和云母电容适合月甚高频应用和微波电路。 为了得到最好的EMC特性，电容具有低的ESR（等效串联电阻）值是很重要的，因为它会对信号造成大的衰减，特别是在应用频 率接近电容谐振频率场合。
遥控器外壳（二）按作用分类：
1、旁路电容:
电源的第一道抗噪防线是旁路电容。主要是通过产生AC旁路，消除不想要的RF能量，避免干扰敏感电路。
通过储存电荷抑制电压降并在有电压尖峰产生时放电，旁路电容消除了电源电压的波动。旁路电容为电源建立了一个对地低阻
抗通道，在很宽频率范围内都可具有上述抗噪功能。
要选择最合适的旁路电容，我们要先回答四个问题：
变速盘（1）需要多大容值的旁路电容
（2）如何放置旁路电容以使其产生最大功效
（3）要使我们所设计的电路/系统要工作在最佳状态，应选择何种类型的旁路电容？
（4）隐含的第四个问题----所用旁路电容采用什么样的封装最合适？（这取决于电容大小、电路板空间以及所选电容的类
型。）其中第二个问题最容易回答，旁边电容应尽可能靠近每个芯片电源引脚来放置。距离电源引脚越远就等同于增加串联电
感，这样会降低旁路电容的自谐振频率（使有效带宽降低）。
通常旁路电容的值都是依惯例或典型值来选取的。例如，常用的容值是1μF和0.1μF。简单的说，将大电容作为低频和大电流电路的旁路，而小电容作为高频旁路。
旁路电容主要功能是产生一个交流分路，从而消去进入易感区的那些不需要的能量。旁路电容一般作为高频旁路电容来减小对电源模块的瞬态电流需求。通常铝电解电容和胆电容比较适合作旁路电容，其电容值取决于PCB板上的瞬态电流需求，一般在10至470μF范围内。若PCB板上有许多集成电路、高速开关电路和具有长引线的电源，则应选择大容量的电容。
2、去耦电容：
去耦电容主要是去除高频如RF信号的干扰，干扰的进入方式是通过电磁辐射。而实际上，芯片附近的电容还有蓄能的作用，这是第二位的。主要是为器件提供信号状态在高速切换时所需要的瞬间电流，避免射频能量进入配电网络，为器件提供局部化
的直流电压源。去耦电容一般都采用高速电容。
高频器件在工作的时候，其电流是不连续的，而且频率很高，而器件VCC到总电源有一段距离，即便距离不长，在频率很
高的情况下，阻抗Z＝i*wL+R，线路的电感影响也会非常大，会导致器件在需要电流的时候，不能被及时供给。而去耦电容可以
弥补此不足，这也是为什么很多电路板在高频器件VCC管脚处放置小电容的原因。（在vcc引脚上通常并联一个去藕电容，这
样交流分量就从这个电容接地。）
有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容主要功能是提供一个局部的直流电源器件，以减少开
关噪声在板上的传播和噪声引导到地。在直流电源回路中，负载的变化会引起电源噪声。实际上，旁路电容和去耦电容都应尽
可能的靠近电源输入处以帮助滤除高频噪声。去耦电容的取值大约是旁路电容的1/100到1/1000。为了得到更好的EMC特性，去
耦电容还应尽可能地靠近每个集成块（IC），因为布线阻抗将减小去耦电容的效力。陶瓷电容常被用来去耦，其值决定于最快
信号的上升时间和下降时间。例如，对一个 33MHz的时钟信号，可使用 4.7nF到100nF的电容；对一个100MHz时钟信号，可使用
10nF的电容。选择去耦电容时，除了考虑电容值外，ESR值也会影响去耦能力。为了去耦，应该选择ESR值低于1欧姆的电容。
，100MHz取0.01μＦ
。
去耦电容的选用并不严格，可按C=1/F，即10MHz取0.1μＦ
去除在器件切换时从高频器件进入到配电网络中的RF能量。去耦电容还可以为器件供局部化的DC电压源，它在减少跨板
浪涌电流方面特别有用。
例如在数字电路中，当电路从一个状态转换为另一种状态时，就会在电源线上产生一个很大的尖峰电流，形成瞬变的噪声电压。配置去耦电容可以抑制因负载变化而产生的噪声，是印制电路板的可靠性设计的一种常规做法，配置原则如下：
（1）电源输入端跨接一个10～100uF 的电解电容器，如果印制电路板的位置允许，采用100uF 以上的电解电容器的抗干扰效
橡胶软化油
果会更好。
（2）为每个集成电路芯片配置一个0.01uF 的陶瓷电容器。如遇到印制电路板空间小而装不下时，可每4～10 个芯片配置一个1～10uF 钽电解电容器，这种器件的高频阻抗特别小，在500kHz～20MHz 范围内阻抗小于1Ω，而且漏电流很小（0.5uA 以下）。例：10nF的去耦电容，在1GHz频率时的阻抗为多少？
润滑油分配器Xc=1/ωc=1/2πf*c=1/2*3.14*1GHz*10nF=0.016Ω.
储能电容，主要用于保持器件DC电压和电流恒定。储能电容一般采用10uF的电解电容或钽电容。
3、滤波电容：
滤波电容用在电源整流电路中，用来滤除交流成分。使输出的直流更平滑。
4、旁路电容和去耦电容的区别
旁路电容用在有电阻连接时，接在电阻两端使交流信号顺利通过。
高频旁路电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u，0.01u等，而去耦合电容一般比较大，是10u或者更大.
去耦电容用在放大电路中不需要交流的地方，用来消除自激，使放大器稳定工作。
旁路：从元件或电缆中转移出不想要的共模RF能量。这主要是通过产生AC旁路消除无意的能量进入敏感的部分，另外还可以
提供基带滤波功能（带宽受限）。
我们经常看到在电源和地之间连接着去耦电容，它有三个方面的作用：一是作为本集成电路的蓄能电容；二是滤除该器件产生
的高频噪声，切断其通过供电回路进行传播的通路；三是防止电源携带的噪声对电路构成干扰。
在电子电路中，去耦电容和旁路电容都是起到抗干扰的作用，电容所处的位置不同，称呼就不一样了。对于同一个电路来说，
旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling）电容也称
退耦电容，是把输出信号的干扰作为滤除对象。
去耦电容的引线不能过长，特别是高频旁路电容不能带引线。说到电容，各种各样的叫法就会让人头晕目眩，旁路电容，去耦电容，滤波电容等等，其实无论如何称呼，它的原理都是一样的，即利用对交流信号呈现低阻抗的特性，这一点可以通过电容
的等效阻抗公式看出来：Xcap=1/2лfC，工作频率越高，电容值越大则电容的阻抗越小。在电路中，如果电容起的主要作用是
给交流信号提供低阻抗的通路，就称为旁路电容；如果主要是为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响，就
可以称为去耦电容；如果用于滤波电路中，那么又可以称为滤波电容；除此以外，对于直流电压，电容器还可作为电路储能，
利用冲放电起到电池的作用。而实际情况中，往往电容的作用是多方面的，我们大可不必花太多的心思考虑如何定义。本文里，
我们统一把这些应用于高速PCB设计中的电容都称为旁路电容.
两者的区别：
从电路来说，总是存在驱动的源和被驱动的负载。如果负载电容比较大，驱动电路要把电容充电、放电，才能完成信号的跳变，
在上升沿比较陡峭的时候，电流比较大，这样驱动的电流就会吸收很大的电源电流，由于电路中的电感，电阻（特别是芯片管
脚上的电感，会产生反弹），这种电流相对于正常情况来说实际上就是一种噪声，会影响前级的正常工作。这就是耦合。
去藕电容就是起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。旁路电容实际也是去藕合的，只是
旁路电容一般是指高频旁路，也就是给高频的开关噪声提高一条低阻抗泄防途径。高频
旁路
电容一般比较小，根据谐振频率一般是0.1u ，0.01u 等，而去耦合电容一般比较大，是
10u 或者更大，依据电路中分布参数，
以及驱动电流的变化大小来确定。
旁路是把输入信号中的干扰作为滤除对象，而去耦是把输出信号的干扰作为滤除对象，防止干扰信号返回电源。这应该是他们的本质区别。
在一个大的电容上还并联一个小电容的原因
大电容由于容量大，所以体积一般也比较大，且通常使用多层卷绕的方式制作，这就导致了大电容的分布电感比较大（也叫等效串联电感，英文简称
ESL ）。大家知道，电感对高频信号的阻抗是很大的，所以，大电容的高频性能不好。而一些小容量
电容则刚刚相反，由于容量小，因此体积可以做得很小（缩短了引线，就减小了ESL ，因为一段导线也可以看成是一个电感的），
而且常使用平板电容的结构，这样小容量电容就有很小
ESL 这样它就具有了很好的高频性能，但由于容量小的缘故，对低频信
号的阻抗大。所以，如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过，就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为0.1uF 的瓷片电容，当频率更高时，还可并联更小的电容，例如几pF ，几百pF 的。而在数字电路中，一般要给每个
芯片的电源引脚上并联一个
蛋白层析系统0.1uF 的电容到地（这个电容叫做退耦电容，当然也可以理解为电源滤波电容
，越靠近芯片越好），
因为在这些地方的信号主要是高频信号，使用较小的电容滤波就可以了。一般滤波是用两个电容并联，一个大，一个小如0.1UF 100PF 并联
这样大的可以滤除低频，而且还可以蓄容，是电压纹波降低而小的电容滤除高频。起旁路作用因为电容的特性是通高频，阻低频这样组合比较好
一般在高频地方，都接一个小电容，起旁路作用C5（1000pF ）是旁路电容器，用来消除加在与VCC 连接的电源线上的级间反馈。
L2用来完成在第一级放大器和第二级
放大器之间的匹配。电感线圈L2的数值取决于MGA83563特定的工作频率，L2的数值可以根据工作频率选择。电感L2的数值也与印制电路板材料、厚度和RF 电路的版面设计有关。
隔直电容C3防止电源电压加到下一级电路.
电感L3被用来隔离RF 输出信号到直流电源去.对于微波大功率供电电路电感一般是不用的，尤其是高频，都是设计为1/4λ的短路线。
旁路电容C4滤去高频信号。
如果需要改善输入回波损耗，需要一个更好的输入匹配的话，只需要简单地串联一个电感即可。
可根据工作频率范围调整（例如在1900MHz 时为5nH ，在2400MHz
时为
2.5nH ）。
偏置电压通过
500
电阻接
入一个100pF 电容旁路到地。
偏置电压通过电感线圈接入。
电源端连接一个1000pF 的电
容旁路到地。
通过10电阻提供偏置，引脚端连接一个10pF 的电容旁路到地.
100pF 的旁路电容。
偏置电压通过电感线圈、10电阻接入，并连接100pF 和1000pF 旁路电容器.
L1是射频扼流圈，仅在VCC=3V
时使用，推荐值为100nH ，用于提高输出级的电流。
0.47F 和100pF 的电容去耦。浸胶线
对于微波大功率供电电路电感一般是不用的，尤其是高频，都是设计为1/4λ的短路线。
图 4.4 电源偏置电路
在功放的偏置电路中，也可以是有电阻串连供电（如图
4.4），因为栅极大电流一般是很小的，加电阻对功放对偏置没有什么
影响，还可以更好的改变偏置电源对功放对影响，增加电路的稳定性。如图 4.4。电阻R2 一般取5～12 欧姆。R1 可以取大一
点，1K 即可。
容值的分别的是选用1000pF 、10nF
和10uF 。主要是用于滤波。
去耦，尤其是大功率输出的功放，一定要用Q 值很高的电容，很小的等效电阻。电容加在1/4λ短路线的尽头较好.
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