如何實現(xiàn)高頻濾波 穿心電容濾波原理

一、穿心電容簡介

穿心電容是電容的一種，它是三端電容，作用是消除高頻。不像普通的三端電容，穿心電容它是直接安裝在金屬面板上，這樣一來接地電感更小，對于引線電感的影響幾乎可以忽略不計，因此，穿心電容有很好的濾波作用，對于電磁干擾抑制效果也就越好，特別是對于工作頻率高的電子設(shè)備。

二、什么是濾波？

我們都知道：電壓或電流的頻率越高，越容易產(chǎn)生輻射，除了改電路板、增加必要的磁環(huán)，其實還有濾波器，很多時候，減少輻射帶來干擾有時候會加相應(yīng)的濾波器，這樣對于高頻干擾信號就能起到很大的衰減作用。對于普通干擾濾波器的有效濾波頻率范圍為數(shù)kHz到數(shù)十MHz，而射頻干擾濾波器的有效濾波頻率范圍從數(shù)kHz到GHz以上。

由于普通的電容不是理想電容，不能有效地濾除高頻噪聲，這是由于：①電容引線電感造成電容諧振，對高頻信號呈現(xiàn)較大的阻抗，削弱了對高頻信號的旁路作用；②導(dǎo)線之間的寄生電容使高頻信號發(fā)生耦合，降低了濾波效果。

三、穿心電容如何濾波？

而用穿心電容作為旁路電容可以使高頻濾波效果很好，穿心電容具有非常小的寄生電感，旁路阻抗非常小，并且由于采用隔離安裝方式，消除了輸入輸出端之間的高頻耦合。穿心電容可以構(gòu)成各種適用于高頻場合的射頻濾波器，我們也稱為“饋通濾波器”。管式穿心電容由于具有同軸性，即使在10GHz頻率下，也不會產(chǎn)生明顯的自諧振現(xiàn)象。

穿心電容的介質(zhì)為陶瓷介質(zhì)，而陶瓷電容的容量會隨環(huán)境溫度變化而變化，這種容量變化會影響濾波器的濾波截止率。因此，選擇適當(dāng)?shù)奶沾山橘|(zhì)對于穿心電容顯得尤為重要。由于穿心電容外殼為電容器的另一個電極,并且與“地”接在一起,這樣高頻電磁干擾信號從中心導(dǎo)體通過時就被短路到“地”,將電磁干擾消除，這就是穿心電容能夠濾除噪聲的原理。

插入損耗

插入損耗是衡量濾波器的主要性能指標(biāo)，決定著濾波器性能的優(yōu)劣，如下圖穿心電容更接近于理想電容

四、饋通濾波器幾種形式

饋通濾波器,有時候也稱為RF濾波器。這種濾波器外形結(jié)構(gòu)穿心電容器相似, 但是會加入鐵氧體磁芯，這種濾波器為了滿足不同場合的要求, 這種濾波器一般有五種形式：C型濾波器、LC 型濾波器、π型濾波器、T型濾波器、雙T型濾波器

1、C 型濾波器

C型濾波器是由三端電容或穿心電容構(gòu)成，適合于抑制高頻信號。是一種避免高頻對地的噪音干擾的低自感應(yīng)裝置，成本低廉，適合應(yīng)用于高阻抗源和高負(fù)載的場合。

2、LC 型濾波器

LC 型濾波器是由電感元件和電容元件的饋通濾波器，這種濾波器典型用于帶有低阻抗源和高阻抗負(fù)載的電路中,反之亦然。注意：其電感元件應(yīng)當(dāng)面向低阻抗源

3、π型濾波器π型濾波器是由兩個電容元件和在兩個電容元件之間的一個電感元件組成，對阻抗源和負(fù)載均表現(xiàn)為低阻抗。π型濾波器比C型、LC型結(jié)構(gòu)提供更好的高頻濾波性能

4、T型濾波器T型濾波器由兩個電感元件和一個電容元件組成。其電路結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為從任何一端的輸入均為高阻抗。它和π型濾波結(jié)構(gòu)相似，但沒有π型濾波器應(yīng)用廣泛,可應(yīng)用于開關(guān)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域

5、雙T濾波器

雙T濾波器是由兩個T型濾波器組成，這是為電路要求較為嚴(yán)格的高性能濾波器

值得注意的是：簡單的穿心結(jié)構(gòu)是由內(nèi)外電極和陶瓷構(gòu)成的一個（C型）或兩個電容（π型）。這種電容的容量可從10pF，工作電壓可達 2000VDC。如下圖是C型的饋通濾波器，這是插件的，但是對于安裝空間狹小時電子產(chǎn)品來說，焊接式的饋通濾波器的利用就顯得尤為重要。

五、應(yīng)用場合

穿心電容以及組成的個各種濾波器主要用于濾波信號、數(shù)據(jù)線和AC電源線、電信設(shè)備、微波濾波器、工控機、復(fù)合電路濾波器組件等。例如在電腦CPU高速數(shù)據(jù)總線上加穿心電容能夠有效抑制噪聲，在發(fā)射機上加穿心電容對抑制干擾有很大作用。

六、安裝注意事項

由于穿心電容、饋通濾波器的特殊結(jié)構(gòu)，為了保證濾波器的正常工作，濾波器的外殼必須足夠連接到面板的地，從而為干擾提供有效通路。因此：　

1）穿心式濾波器的核心是盤狀多層或管狀陶瓷電容器。與其他陶瓷物品一樣，會受到溫度突變、機械震動和過高電壓而損壞。在安裝穿心式濾波器到板面上，焊接濾波器的導(dǎo)針以及整形時必須小心將各類應(yīng)力減小到最小；

2)對于安裝螺紋型穿越式濾波器，安裝到隔板或面板時應(yīng)使用相對外殼推薦的安裝旋轉(zhuǎn)力。否則，由于外殼的變形可以引起里面電容器損壞。

編輯：黃飛

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