---/// 濾波電路的形式 ///---

濾波電路在EMC設(shè)計中主要用于衰減高頻噪聲，因此通常設(shè)計為低通濾波器。根據(jù)應(yīng)用場景的不同，可以選擇多種濾波器結(jié)構(gòu)。

電感濾波器適合高頻時源阻抗和負(fù)載阻抗較小的情況。

電感濾波器（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

電容濾波器則適用于高頻時源阻抗和負(fù)載阻抗較大的場合。

電容濾波器（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

L形濾波器有兩種變體，一種適合源阻抗小而負(fù)載阻抗大的場景，另一種則適用于源阻抗大而負(fù)載阻抗小的情況。

L形濾波器（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

Π型濾波器，當(dāng)高頻時源阻抗與負(fù)載阻抗均較大時，Π型濾波器是理想選擇；

Π型濾波器（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

T型濾波器，而當(dāng)源阻抗與負(fù)載阻抗都較小時，T型濾波器更為適合。

T型濾波器（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

此外，電源EMI濾波器也是一種常見應(yīng)用，專門用于抑制電源系統(tǒng)中的電磁干擾。

電源EMI濾波器（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

濾波電路的布局與布線

在設(shè)計濾波電路的布局與布線時,需要嚴(yán)格遵循幾項重要原則。

首先，濾波電路必須使用低阻抗地，并確保不同功能電路之間不存在共地阻抗，以避免干擾。

其次，濾波電路的輸入和輸出線路應(yīng)保持分離,不能交叉走線。

應(yīng)盡量縮短信號路徑并保持簡潔，同時盡可能減小濾波電容的等效串聯(lián)電感(ESL)和等效串聯(lián)電阻(ESR)。

最后，接口濾波電路應(yīng)放置在盡可能靠近接插件的位置，以提高濾波效果。

---/// 電容在PCB的EMC設(shè)計中的應(yīng)用 ///---

濾波電容的種類

電容是PCB的EMC設(shè)計中最廣泛使用的元件之一，根據(jù)功能可分為三類：

1，去耦電容用于打破系統(tǒng)或電路端口間的耦合；

2，旁路電容為瞬態(tài)能量提供到地的低阻抗通路；

3，儲能電容則確保負(fù)載快速變化時電壓穩(wěn)定。

實際使用的電容并非理想元件，而是具有等效串聯(lián)電感和電阻的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致濾波電容不是理想的低通濾波器，而是表現(xiàn)為以自諧振點為中心的帶通濾波特性。

電容自諧振問題

實際使用的電容并非理想元件，而是具有等效串聯(lián)電感和電阻的復(fù)合結(jié)構(gòu)。這導(dǎo)致濾波電容不是理想的低通濾波器，而是表現(xiàn)為以自諧振點為中心的帶通濾波特性。

理想電容器與實際電容器的等效電路示意圖（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

當(dāng)多個電容并聯(lián)使用時，由于ESL和ESR的存在，會產(chǎn)生反諧振問題，在某些頻段可能導(dǎo)致阻抗增加而非減小。這一現(xiàn)象與電容的ESR值成反比，隨著ESR減小，反諧振點的阻抗會增大。因此，在設(shè)計中應(yīng)選擇電容值在較大范圍內(nèi)均勻分布且ESR適中的電容組合，而非使用少量ESR極小的電容。此外，電容的封裝和結(jié)構(gòu)也會影響其ESL值，進(jìn)而影響諧振特性，應(yīng)盡量選擇ESL較小的電容。

單個電容的實際幅頻特性

圖A給出了電容并聯(lián)的等效原理圖，圖B給出了它們的真實的幅度-頻率特性。

圖A并聯(lián)電容的等效原理圖（為昕原理圖工具 Jupiter 繪制）

圖B并聯(lián)電容的真實幅頻特性

去耦電容與旁路電容的設(shè)計建議

對于去耦和旁路電容，建議根據(jù)產(chǎn)品資料中的自諧振特性選擇適合設(shè)計需求的電容，并在需要的頻率范圍內(nèi)添加足夠多的電容。每個IC電源管腳附近至少應(yīng)放置一個去耦電容，并盡可能將旁路電容與IC放在同一PCB平面上。對于多時鐘系統(tǒng)，可考慮分割電源平面并為每部分使用合適容值的電容。當(dāng)系統(tǒng)時鐘頻率變化范圍較寬時，可并聯(lián)容值比接近2:1的兩個電容，以提供更寬的低阻抗區(qū)間。

布局舉例

多始終系統(tǒng)的去耦電容的設(shè)計

儲能電容的設(shè)計

儲能電容則用于保證負(fù)載快速變化時供電電壓的穩(wěn)定性，可分為板極儲能電容和器件級儲能電容。板極儲能電容在單板上均勻分布，確保整體供電穩(wěn)定；器件級儲能電容則放置在高頻、高功耗器件周圍，保證局部供電穩(wěn)定。通常選用表貼封裝的鉭電容，根據(jù)需要選擇不同容值，并在同一供電電壓的芯片群落內(nèi)均勻分布。

儲能電容的分布