为什么说大电容滤低频，小电容滤高频呢？

ID:236402 · 发表于 2019-9-10 19:50

如题

ID:266429 · 发表于 2019-9-11 16:25

这个说法本身就是有问题的。所谓滤波，就是指将送入的不稳定的电流，采取移峰填谷的方法，送出相对稳定的电流，所以，不管电容大小，都能起到对任何频率的不稳定电流的平稳作用也就是滤波作用。
电学里，对于电容，有有关容抗与频率的关系公式，在这个公式中，频率与容抗是完全反比关系，这种反比关系，丝毫不受电容容量的影响。这对上一段话是一个理论上的证明。
所以，电学理论中，应该是小电流用小电容，大电流用大电容。之所以有时在大电容上并一个小电容用以滤高频，那是电容器材料的问题。

ID:282850 · 发表于 2019-9-10 19:50

用图来看看能否说清，很多人说过了，电容、电感、电阻都是并存的。是很正确的哲学、物理观点，就象“世上没有相同的两片树叶”、“任何物体在外力作用下都会发生弹性形变”。
越大的电容，特别是卷绕式的，引入的的电感越大。电容通交流，（频率越高越容易通过）。电感阻交流，因为建立磁场，电压升高，磁场增大时，增磁场反向电压阻止电压升高，也就是建立磁场需要时间。对于高频，第一个正波（半周期）还没通过完，马上来第一个负波（下半周期），送到电感输出端的电压值小了很多,即阻止。电容建立电场是正负电荷集在极板上，有吸引力，建立的非常快。可以理解在电压升的开始，电容相当于连通，或者短路。
另外说一下，大电感同样不适合阻高频，因为匝间的分布电容反而造成不太能阻高频（见图3）。因而，就算是不考虑体积、成本原因，大电容、大电感要根据频率选大至合适的值才是最好的，否则适得其反。

ID:351097 · 发表于 2019-9-10 21:29

这个是由于实际电容的等效模型是电阻-电感-电容三个串联起来的，大容量的电容，它的等效电感也比较大，但是自谐频率相对较小，所以很适合过滤低频信号；小容量的电容，它的等效电感很小，但是自谐频率相对较大，所以很适合过滤高频信号。

ID:491875 · 发表于 2019-9-10 21:30

因为大电容要获得大容量一般都有多层结构，相应电感量也大一些，所以，对高频信号的阻抗（感抗）也相对要大一些。而小电容的电感量相对要小的多，所以，适合高频电流通过。

ID:235200 · 发表于 2019-9-10 23:25

电容实际是一个储能元件,高频和低频的区别是在单位时间内波形变化的快慢,一般电容是有电平时对它充电,当容量小时,容易充满也容易泄掉(放电),高频适合对小容量充放电,低频适合对较大电容充放电,而电容的不断充放电就相当于电容导通(有电流流过),所有小电容对高频是一个通路,大电容对低频是一个通路

ID:491875 · 发表于 2019-9-11 08:01

csmyldl 发表于 2019-9-10 23:25
电容实际是一个储能元件,高频和低频的区别是在单位时间内波形变化的快慢,一般电容是有电平时对它充电,当容 ...

这个解释有些勉为其难。电容充放电不是充满后才放电，而是只要存在电压差就会放电！所以，按照4楼的说法，大电容对高频信号的滤波不会比小电容差！事实上，大电容与小电容对低，高频的滤波是由于其构造不同导致的等效电感的差别！正是这个等效电感决定低，高频信号的感抗差别！

ID:491875 · 发表于 2019-9-11 08:03

另外，在一个并联回路中，大电容没有充满，并联的小电容也不可能充满！

ID:491875 · 发表于 2019-9-11 10:14

在回答这个问题前有必要回顾一下有关电抗的知识，感抗XL=2πfL 容抗Xc=1/2πfC。这个公式可以看出，感抗与电感量和频率成正比，也就是电感越大，感抗越大！频率越高，感抗越大！由于大电容的等效电感比较大，所以感抗大，对高频信号的阻碍就大！高频信号比较难通过，

ID:610562 · 发表于 2019-9-11 16:50

由于实际的电容存在电感效应，通常需要将一个电容等效为一个电容、一个电感和一个电阻的串联形式，如下图所示：所以，电容的实际阻抗为：由上式可得，当时，电容的实际阻抗值最小，此时的频率成为电容的自谐振频率，记为f0，当频率大于f0时，实际电容呈现出容性阻抗，当频率小于f0时，实际电容呈现出感性阻抗。电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性，干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率，干扰信号越容易被电容彻底过滤掉。大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。独石电容、纸介电容、电解电容、低频瓷介(也称为铁电电容)、涤纶电容(一般是容量较大，体积较小)，因介质损耗大，不适用于高、中频电路，可用于低频、电源滤波等电路中；云母电容、聚苯乙烯电容、高频瓷介、空气介质电容等(一般是容量较小，相对体积较大)，介质损耗小，适合在高频、中频电路中使用。

ID:252935 · 发表于 2019-9-11 18:42

理论中电容的感抗公式：Z=1/JWC,即频率越高，感抗越小，
实际由于制造工艺，存在漏电阻，Z=1/JWC+R
低频时，R可以忽略，高频时不能忽略。可以推出上面结论

ID:491875 · 发表于 2019-9-11 19:26

创建新账152165 发表于 2019-9-11 16:50
由于实际的电容存在电感效应，通常需要将一个电容等效为一个电容、一个电感和一个电阻的串联形式，如下图所 ...

分析的有道理

ID:123289 · 发表于 2019-9-11 22:14

都未说到点子上！
这与电容的制作及材料有关。
1、小电容滤高频不一定正确，还取决于材料。
2、电容C=介电常数*极板面积/极板间距
大电容：受材料及耐压的限制，介电常数、极板间距几乎无法变动，只能增加极板面积，面积大了如何缩小体积呢？最简单的方法就是卷绕（你可以拆一个电解电容看看），卷绕会产生电电感，于是想了一招，正绕一半反绕一半，以抵消电电感量，但毕竟太长，电感总是消除不了。
由于电感的存在，对于高频自然呈现高阻的。这才是大容量电容无法滤除高频的真正原因！
3、即使是小电容，只要是卷绕制成的，对高频的滤波效果都不好！

ID:524818 · 发表于 2019-9-13 10:20

大电容和小电容的充放电时间不同，类似于大水塘和小浅坑，正好对应于低频和高频的滤波

ID:608923 · 发表于 2019-9-14 17:24

在电工基础中，有一个公式Z=R+jωL+1/jωC=R+j(ωL-1/ωC)，当f=ω/2π=1/(2πsqrt(LC)) 时，电容大的实际阻抗值小，此时的频率称为电容的自谐振频率，记为f0，当频率大于f0时，电容实际呈现出容性阻抗，当频率小于f0时，电容实际呈现出感性阻抗。电源滤波主要利用电容的隔直通交的特性，干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率，干扰信号越容易被电容彻底过滤掉。大容值的电容通常具有较大的等效电感，其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，其自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。大容量的电容由于制造工艺限制存在比较大的电感，所以滤高频波反而用小电容；滤低频波用大电容主要是为了负载的电流足够和纹波足够小，如果不管这些，滤低频波也可以用小电容。

ID:491875 · 发表于 2019-9-15 07:55

51黑科技1314 发表于 2019-9-14 17:24
在电工基础中，有一个公式Z=R+jωL+1/jωC=R+j(ωL-1/ωC)，当f=ω/2π=1/(2πsqrt(LC)) 时，电容大的实际 ...

这个回答比较全面！但实际上，谐振频率可以不计较。因为每一个电容的容量和制作工艺都不可能相同，所以，无法获得准确的谐振频率。通常我们只要考虑大电容的等效电感相对小电容来说要大的多，这样对高频信号的阻碍比较大就可以了。确实，如果不考虑储能作用，小电容对低频信号的滤除作用同样比大电容要强！这也是很多优质功放使用多只电容并联的方式滤波而没有直接使用等容量的大电容的原意吧。因为电容并联的同时，其等效电感同样处于并联状态，电容并联大容量增大，而电感并联却是电感量减小！

ID:554258 · 发表于 2019-9-15 11:10

冲放电的时间不一样，对于高频小电容充得快，电容两端电压变化大，而大电容还没被充满就开始放电，电容两端电压变化小。对于低频通过小电容时会过冲，同样无法通过。只频率与电容加电阻组成的滤波器频率相近的的电波才能通过

ID:611615 · 发表于 2019-9-15 11:14

实际的电容由于存在电感效应通常需要等效成一个电容、一个电感和一个电阻的串联形式，如下图所示：

电源滤波主要利用电容的隔直流、通交流的特性，干扰信号的频率越靠近电容的自谐振频率，干扰信号越容易被电容彻底过滤掉。大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较大，所以适合用于滤除高频干扰噪声。

独石电容、纸介电容、电解电容、低频瓷介(也称为铁电电容)、涤纶电容(一般是容量较大，体积较小)，因介质损耗大，不适用于高、中频电路，可用于低频、电源滤波等电路中；云母电容、聚苯乙烯电容、高频瓷介、空气介质电容等(一般是容量较小，相对体积较大)，介质损耗小，适合在高频、中频电路中使用。

ID:405044 · 发表于 2019-12-14 17:12

一般的10PF左右的电容用来滤除高频的干扰信号,0.1UF左右的用来滤除低频的纹波干扰,还可以起到稳压的作用滤波电容具体选择什么容值要取决于你PCB上主要的工作频率和可能对系统造成影响的谐波频率，可以查一下相关厂商的电容资料或者参考厂商提供的资料库软件，根据具体的需要择。至于个数就不一定了，看你的具体需要了，多加一两个也挺好的，暂时没用的可以先不贴，根据实际的调试情况再选择容值。如果你PCB上主要工作频率比较低的话，加两个电容就可以了，一个虑除纹波，一个虑除高频信号。如果会出现比较大的瞬时电流，建议再加一个比较大的钽电容。
  其实滤波应该也包含两个方面，也就是各位所说的大容值和小容值的，就是去耦和旁路。原理我就不说了，实用点的，一般数字电路去耦0.1uF即可，用于10M以下;20M以上用1到10个uF，去除高频噪声好些，大概按C=1/f 。旁路一般就比较的小了，一般根据谐振频率一般为0.1或0.01uF。
  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.
  电容的本质是通交流，隔直流，理论上说电源滤波用电容越大越好。但由于引线和PCB布线原因，实际上电容是电感和电容的并联电路，(还有电容本身的电阻，有时也不可忽略)这就引入了谐振频率的概念：ω=1/(LC)1/2在谐振频率以下电容呈容性，谐振频率以上电容呈感性。
  因而一般大电容滤低频波，小电容滤高频波。这也能解释为什么同样容值的STM封装的电容滤波频率比DIP封装更高。
  至于到底用多大的电容，这是一个参考电容谐振频率
  电容值          DIP (MHz) STM (MHz)
  1.0μF             2.5             5
  0.1μF             8             16
  0.01μF             25             50
  1000pF          80             160
  100 pF          250             500
  10 pF             800             1.6(GHz)
  不过仅仅是参考而已，用老工程师的话说——主要靠经验。
  更可靠的做法是将一大一小两个电容并联，一般要求相差两个数量级以上，以获得更大的滤波频段。一般来讲，大电容滤除低频波，小电容滤除高频波。电容值和你要滤除频率的平方成反比。

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为什么说大电容滤低频，小电容滤高频呢？

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