关于大电容通低频电,小电容通高频电,大电容滤低频,小电容滤高频的问题解释

2023-11-01

由于正在学习STM32最小系统板的绘制,在学习设计STM32最小系统板的电源模块时,发现原理图在电源附近往往会并上一个10UF以及0.1UF的电容,于是产生了以上疑问,在查阅了大量解释之后,总结如下:

一.关于大电容通低频电,小电容通高频电的问题解释
由于容抗Xc=1/(2πfC),当C较小时,如果f也较小,那么容抗就很大,于是对于小电容,低频电是无法通过的,因此小电容更容易通过高频电。那么,我就存在疑问,如果C较大,这个时候f不是越大越容易通过吗?那么应该就是大电容通高频电或者低频电都很容易。在查阅资料后得知,在高频的时候Xc=1/(2πfC)就不再适用了,因为实际电容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:
图1
正是由于电容存在着谐振频率,而大电容的电容C与电感L往往又比较大,因此谐振频率较小,因此在高频部分,电容以电感的方式进行工作,如下图:
在这里插入图片描述
因此,大电容在高频部分,由于超过了谐振频率,因此阻抗随着频率上升越变越大,所以不容易通高频电,因此大电容往往更容易通低频电。

综上所述,问题解决。

二。用大电容滤低频,用小电容滤高频的问题解释

关于这个问题,我觉得有位网友的解释挺不错的,因此以下解释来源于网络。

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。

网络解释如上。

看到上述解释,我觉得只能解释大电容可以滤低频电,不能滤高频电,因此常常用小电容滤高频电,但是不能解释为什么小电容不能滤低频电的问题,因此做出以下猜想和解释:

对于小电容而言,它也是有能力滤低频电的,因为未达到谐振频率。但是由于容抗Xc=1/(2πfC)以及各种因素,对于低频率电路来说,滤波电容越大,纹波越小,滤波效果越好。

综上所述,问题解决。

如果文章存在问题,希望各位前辈批评指正!

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