輸入電阻,輸出電阻,去耦電容,旁路電容解析

admin @ 2014-03-17 , reply:0

概述
1、輸入電阻和輸出電阻輸入電阻是用來衡量放大器對信號源的影響的一個性能指標。輸入電阻越大,表明放大器從信號源取的電流越小,放大器輸入端得到的信號電壓也越大,即信號源電壓衰減的少。理論基礎:Us=(Rs……

1、輸入電阻和輸出電阻
輸入電阻是用來衡量放大器對信號源的影響的一個性能指標。輸入電阻越大,表明放大器從信號源取的電流越小,放大器輸入端得到的信號電壓也越大,即信號源電壓衰減的少。理論基礎:Us=(Rs+Ri)×I。Rs為信號源內阻,Ri為放大器輸入電阻。因此作為測量信號電壓的示波器、電壓表等儀器的放大電路應當具有較大的輸入電阻。對於一般的放大電路來說,輸入電阻當然是越大越好。如果想從信號源取得較大的電流,則應該使放大器具有較小的輸入電阻。
輸出電阻用來衡量放大器在不同負載條件下維持輸出信號電壓(或電流)恆定能力的強弱,稱為其帶負載能力。當放大器將放大了的信號輸出給負載電阻RL時,對負載RL來說,放大器可以等效為具有內阻Ro的信號源,由這個信號源向RL提供輸出信號電壓和輸出信號電流。Ro稱為放大器的輸出電阻,它是從放大器輸出端向放大器本身看入的交流等效電阻。如果輸出電阻Ro很小,滿足RoRL條件,則當RL在較大範圍內變化時,就可維持輸出信號電流的恆定。如手機電池,它的內阻可以等效看作輸出電阻,用了幾年後,內阻高了,也就要報廢了,因為帶不動外面的東西了。


2.關於去耦電容蓄能作用的理解
(1)去耦電容主要是去除高頻如RF信號的干擾,干擾的進入方式是通過電磁輻射。而實際上,晶元附近的電容還有蓄能的作用,這是第二位的。你可以把總電源看作水庫,我們大樓內的家家戶戶都需要供水,這時候,水不是直接來自於水庫,那樣距離太遠了,等水過來,我們已經渴的不行了。實際水是來自於大樓頂上的水塔,水塔其實是一個buffer的作用。如果微觀來看,高頻器件在工作的時候,其電流是不連續的,而且頻率很高,而器件VCC到總電源有一段距離,即便距離不長,在頻率很高的情況下,阻貳Z=i*wL+R,線路的電感影響也會非常大,會導致器件在需要電流的時候,不能被及時供給。而去耦電容可以彌補此不足。這也是為什麼很多電路板在高頻器件VCC管腳處放置小電容的原因之一(在Vcc引腳上通常並聯一個去耦電容,這樣交流分量就從這個電容接地。
(2)有源器件在開關時產生的高頻開關雜訊將沿著電源線傳播。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器件,以減少開關雜訊在板上的傳播和將雜訊引導到地。
3.旁路電容和去耦電容的區別
去耦:去除在器件切換時從高頻器件進入到配電網路中的RF能量。去耦電容還可以為器件提供局部化的DC電壓源,它在減少跨板浪涌電流方面特別有用。
旁路:從元件或電纜中轉移出不想要的共模RF能量。這主要是通過產生AC旁路消除無意的能量進入敏感的部分,另外還可以提供基帶濾波功能(帶寬受限)。
我們經常可以看到,在電源和地之間連接著去耦電容,它有三個方面的作用:一是作為本集成電路的蓄能電容;二是濾除該器件產生的高頻雜訊,切斷其通過供電迴路進行傳播的通路;三是防止電源攜帶的雜訊對電路構成干擾。
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,稱呼就不一樣了。對於同一個電路來說,旁路(bypass)電容是把輸入信號中的高頻雜訊作為濾除對象,把前級攜帶的高頻雜波濾除,而去耦(decoupling)電容也稱退耦電容,是把輸出信號的干擾作為濾除對象。
從電路來說,總是存在驅動的源和被驅動的負載。如果負載電容比較大,驅動電路要把電容充電、放電,才能完成信號的跳變,在上升沿比較陡峭的時候,電流比較大,這樣驅動的電流就會吸收很大的電源電流,由於電路中的電感,電阻(特別是晶元管腳上的電感,會產生反彈),這種電流相對於正常情況來說實際上就是一種雜訊,會影響前級的正常工作,這就是耦合。
去耦電容就是起到一個電池的作用,滿足驅動電路電流的變化,避免相互間的耦合干擾。
旁路電容實際也是去耦合的,只是旁路電容一般是指高頻旁路,也就是給高頻的開關雜訊提高一條低阻貳泄防途徑。高頻旁路電容一般比較小,根據諧振頻率一般是0.1u,0.01u等,而去耦合電容一般比較大,是10u或者更大,依據電路中分佈參數,以及驅動電流的變化大小來確定。
去耦和旁路都可以看作濾波。去耦電容相當於電池,避免由於電流的突變而使電壓下降,相當於濾紋波。具體容值可以根據電流的大小、期望的紋波大小、作用時間的大小來計算。去耦電容一般都很大,對更高頻率的雜訊,基本無效。旁路電容就是針對高頻來的,也就是利用了電容的頻率阻貳特性。電容一般都可以看成一個RLC串聯模型。在某個頻率,會發生諧振,此時電容的阻貳就等於其ESR。如果看電容的頻率阻貳曲線圖,就會發現一般都是一個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,一個比較保險的方法就是多並幾個電容。
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,另一方面旁路掉該器件的高頻雜訊。數字電路中典型的去耦電容值是0.1μF。這個電容的分佈電感的典型值是5μH。0.1μF的去耦電容有5μH的分佈電感,它的并行共振頻率大約在7MHz左右,也就是說,對於10MHz以下的雜訊有較好的去耦效果,對40MHz以上的雜訊幾乎不起作用。1μF、10μF的電容,并行共振頻率在20MHz以上,去除高頻雜訊的效果要好一些。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10μF左右。最好不用電解電容,電解電容是兩層薄膜捲起來的,這種捲起來的結構在高頻時表現為電感。要使用鉭電容或聚碳酸酯電容。去耦電容的選用並不嚴格,可按C=1/F,即10MHz取0.1μF,100MHz取0.01μF。



[admin via 研發互助社區 ] 輸入電阻,輸出電阻,去耦電容,旁路電容解析已經有7335次圍觀

http://cocdig.com/docs/show-post-22995.html