【EMC电磁兼容】02.03——高速下的真实器件

关于设计，首先我们要了解进入高速电路后，电路并不是纯粹的了，电路不仅仅是集总参数，更多的是具有了分布参数，这时需要将隐形的分布参数纳入考虑的范围，它是一个场，场的控制起关键作用，是所有电路操作的基础，可以理解为在低速的时一些现象表明场的作用并不是很明显，但到了高速电路，场的作用就很明显了。

因此对于常见的电阻、电容、电感，都有不一样的等效模型。

一、电容器：

​ 实际的电容器不只是纯粹的电容，它也有电阻和电感，电容的等效电路如下图所示：

• L是等效串联电感ESL，来自导线和电容器
• R2是并联泄漏电阻，它是电介质材料体电阻率的函数
• R1是电容器等效串联电阻ESR，是电容器耗散因数的函数

​ 电容的各种作用：滤波也好、去耦还是旁路电容也好，都是利用对交流信号呈现低阻抗的特性，通交流，隔直流。

滤波电容具体选择什么容值要取决于载体电路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，根据具体的需要选择。

​ 如果PCB上主要工作频率比较低的话，加两个电容（一大一小）就可以了，一个滤除纹波，一个滤除高频信号。 一般取值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。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。

电容的等效阻抗公式为：
$$Xcap=\frac{1}{2}\pi fC$$
——Xcap 阻抗

——π 圆周率

——f 工作频率

——C 电容量

所以理想的电容器，工作频率越高，电容值越大则电容的阻抗越小。理想情况是电容越大滤波效果越好， 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（还有本身的电阻），因此就必须要考虑谐振频率。

​ 电容的谐波频率：在某些频率，电容器与它自己的电感产生自谐振。低于自谐振频率，电容器是电容性，它的阻抗随频率升高而降低。当高于自谐振频率时，电容器呈电感性，它的阻抗随频率升高而增大。例如自谐振频率为2.5MHz的示例图如下：

上述的大电容并联小电容在电源滤波中非常广泛的用到，根本原因就在于电容的自谐振特性。大小电容搭配可以很好的抑制低频到高频的电源干扰信号，小电容滤高频（自谐振频率高），大电容滤低频（自谐振频率低），两者互为补充。

二、电感器：

电感器可以按照绕制线圈芯的类型分类（空芯和磁芯）。理想电感器只有电感，但实际的电感器还有线圈中的串联电阻和分布电容（高频下导线也具有感性）。其等效电容如下：

通常需要屏蔽电感器，将它们的磁场和电场限制在一个有限的空间中。因为圈芯形状通常不理想，电感产生的磁通无法控制，这种不可控的磁场会耦合给其他元件或电路。

三、电阻器：

随着频率的增加 ，场的作用凸显，分布参数开始凸显，电阻除了本身的阻值外，需要考虑寄生的并联（或分流）电容以及导线的引线电感。电阻精确的等效电路取决于电阻的类型和生产工艺，如下图的等效电路图可以适配大多数情况：

所有的电阻，不管是什么结构，都会产生噪声电压。该电压来源于热噪声和其他噪声源，例如散粒噪声和接触噪声。热噪声是不能消除的，但其他噪声源可以降低和消除。

四、三者的高频表现特征值

关于电容、电感、电阻的随频率（高频）的阻抗表现特征总结在一起方便比较记忆：

基本的无源器件，随着频率增加，在谐振频率到达之前与谐振频率之后的表现特征不一。在谐振频率处，表征电容电感形成串联谐振，达到了阻抗的峰值（电阻电容的阻抗值最低点，电感的阻抗值最高点）。

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最后

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