B材质陶瓷电容通电时发出噪音

每种不传导材料在电场的作用下都会变形，这些成正比的应变与场强的平方成正比例

一些绝缘传播物质还体现正压电效应，就与场强成正比的复函数的卷积位移

正压电效应一般是陶瓷电容器形成噪音的关键路径

市情上的相对廉价的陶瓷电容器中的非线性调制的不传导材料一般拥有大比率的钛酸钡，在平常的作业温度下形成正压电效应

因此此类陶瓷电容能比线性绝缘物质的电容器形成更多的噪音

电源打开时，电压运转最大的恒定电路里的电容器最能够形成音频噪音

一般能够抑制电磁干扰现象和削弱电子件的电压作用，控制电源通常选取剩余电流装置等汲取电路，汲取电容通常采取高压陶瓷电容器，但是高压陶瓷电容器是靠非线性介质钛酸钡等原料制作，电致伸缩现象相对显著，在周期性极限电压的影响中，电阻率一般都很高，从而产生形状变化进而也会出现音频噪音

这样怎么处理好陶瓷电容在开关的电源形成的噪音呢？开始需确认陶瓷电容是不是噪音的首要原因，不妨用不同的不传导的电容器来取代

CBB电容器是性能/价格可以的取代品，但是也需要重视取代品能否承当住重复的极限电流和电压所受的外力

倘若是陶瓷电容形成的噪音，就要汲取闭合电路用的高压陶瓷电容器替换成电致伸缩效果小的CBB电容，这样确定基本解除了陶瓷电容器形成的噪音

答：为具体的应用选择合适类型的电容器实际上并不困难。一般来说，按应用分 类，大多数电容器通常分为以下四种类型(见图14.1)：

•交流耦合，包括旁路(通过交流信号，同时隔直流信号)

•去耦(滤掉交流信号或滤掉叠加在直流信号上的高频信号或滤掉电源、基准电源 和信号电路中的低频成分)

•有源或无源RC滤波或选频网络

•模拟积分器和采样保持电路(捕获和储存电荷)

尽管流行的电容器有十几种，包括聚脂电容器、薄膜电容器、陶瓷电容器、电解电容器，但 是对某一具体应用来说，最合适的电容器通常只有一两种，因为其它类型的电容器，要么有 的性能明显不完善，要么有的对系统性能有“寄生作用”，所以不采用它们。

问：你谈到的“寄生作用”是怎么回事?

答：与“理想”电容器不同，“实际”电容器用附加的“寄生”元件或“非理想 ”性能来表征，其表现形式为电阻元件和电感元件，非线性和介电存储性能。“实际”电容器模型如图14.2所示。由于这些寄生元件决定的电容器的特性，通常在电容器生产厂家的产品说 明中都有详细说明。在每项应用中了解这些寄生作用，将有助于你选择合适类型的电容器。

图14.2 “实际”电容器模型

问：那么表征非理想电容器性能的最重要的参数有哪些?

答：最重要的参数有四种：电容器泄漏电阻RL(等效并联电阻EPR)、等效串联电 阻(ESR)、等效串联电感(ESL)和介电存储(吸收)。

电容器泄漏电阻，RP：在交流耦合应用、存储应用(例如模拟积分器和采 样保持器)以及当电容器用于高阻抗电路时，RP是一项重要参数，电容器的泄漏模型如图1 4.3所示。

图14.3 电容器的泄漏模型

理想电容器中的电荷应该只随外部电流变化。然而实际电容器中的RP使电荷以R�C时间常 数决定的速率缓慢泄漏。

电解电容器(钽电容器和铝电容器)的容量很大，由于其隔离电阻低，所以漏电流非常大 (典型值5～20nA/μF)，因此它不适合用于存储和耦合。

最适合用于交流耦合及电荷存储的电容器是聚四氟乙烯电容器和其它聚脂型(聚丙烯、聚 苯乙烯等)电容器。

等效串联电阻(ESR)，R ESR ：电容器的等效串联 电阻是由电容器的引脚电阻与电容器两个极板的等效电阻相串联构成的。当有大的交流电流 通过电容器，R ESR 使电容器消耗能量(从而产生损耗)。这对射频电路和载有高波纹电 流的电源去耦电容器会造成严重后果。但对精密高阻抗、小信号模拟电路不会有很大的影响 。R ESR 最低的电容器是云母电容器和薄膜电容器。

等效串联电感(ESL)，L ESL ：电容器的等效串联电 感是由电容器的引脚电感与电容器两个极板的等效电感串联构成的。像R ESR 一样，L ESL 在射频或高频工作环境下也会出现严重问题，虽然精密电路本身在直流或低频条件下正常工作。其原因是用精密模拟电路中的晶体管在过渡频率(transition freque ncie s)扩展到几百兆赫或几G赫的情况下，仍具有增益，可以放大电感值很低的谐振信号。 这就是在高频情况下对这种电路的电源端要进行适当去耦的主要原因。

电解电容器、纸介电容器和塑料薄膜电容器不适合用于高频去耦。这些电容器基本上是由多 层塑料或纸介质把两张金属箔隔开然后卷成一个卷筒制成的。这种结构的电容具有相当大的自感，而且当频率只要超过几兆赫时主要起电感的作用。对于高频去耦更合适的选择应该是单片陶瓷电容器，因为它们具有很低的等效串联电感。单片陶瓷电容器是由多层夹层金属薄膜和陶瓷薄膜构成的，而且这些多层薄膜是按照母线平行方式排布的，而不是按照串行方式卷绕的。

单片陶瓷电容的不足之处是具有颤噪声(即对振动敏感)，所以有些单片陶瓷电容器可能会出现自共振，具有很高的Q值，因为串联电阻值及与其在一起的电感值都很低。另外，圆片陶瓷电容器，虽然价格不太贵，但有时电感很大。

问：在电容器选择表中，我看到“损耗因数”这个术语。请问它 的含义是什么?

答：好。因为电容器的泄漏电阻、等效串联电阻和等效串联电感，这三项指标几乎总是很难分开，所以许多电容器制造厂家将它们合并成一项指标，称作损耗因数(disspat ion factor)，或DF，主要用来描述电容器的无效程度。损耗因数定义为电容器每周期损耗能量与储存能量之比。实际上，损耗因数等于介质的功率因数或相角的余弦值。如果电容器在关心频带范围的高频损耗可以简化成串联电阻模型，那么等效串联电阻与总容抗之比是对损耗因数的一种很好的估算，即DF≈ωR ESR C还可以证明，损耗因数等于电容器品质因数或Q值的倒数，在电容器制造厂家的产品说明中 有时也给出这项指标。介质吸收，R DA ，C DA ：单片陶瓷电容器非常适用于高频去耦， 但是考虑介质吸收问题，这种电容器不适用于采样保持放大器中的保持电容器。介质吸收是一种有滞后性质的内部电荷分布，它使快速放电然后开路的电容器恢复一部分电荷，见图 14.4。因为恢复电荷的数量是原来电荷的函数 ，实际上这是一种电荷记忆效应。如果把这种电容器用作采样保持放大器中的保

图14.4 介质吸收作用使电容器快速放电 然后开路以恢复原来一部分电荷

持电容器，那么势必对测量结果产生误差。对于这种类型应用推荐的电容器，正如前面介绍的还是聚脂型电容器，即聚苯乙烯电容器、聚丙烯电容器和聚四氟乙烯电容器。这类电容器介质吸收率很低(典型值＜0.01%)。 常见电容器特性比较见表14.1。

关于高频去耦的一般说明：

保证对模拟电路在高频和低频去耦都合适的最好方法是用电解电容器，例如一个钽片电容与一个单片陶瓷电容器相并联。这样两种电容器相并联不但在低频去耦性能很好，而且在频率很高的情况下仍保持优良的性能。除了关键集成电路以外，一般不必每个集成电路都接一个钽电容器。如果每个集成电路和钽电容器之间相当宽的印制线路板导电条长度小于10cm，可在几个集成电路之间共用一个钽电容器。

关于高频去耦另一个需要说明的问题是电容器的实际物理分布。甚至很短的引线都有不可忽视的电感，所以安装高频去耦电容器应当尽量靠近集成电路，并且做到引脚短，印制线路板导电条宽。

为了消除引脚电感，理想的高频去耦电容器应该使用表面安装元件。只要电容器的引脚长度 不超过1.5mm，还是选择末端引线电容器(wire�ended capacitors)。电容器的正确使用方 法如图14.5所示。

(a) 正确方法 (b) 错误方法

•使用低电感电容器(单片陶瓷电容器)

•安装电容器靠近集成电路

•使用表面安装电容器

•短引脚、宽导电条

图14�5 电容器的正确使用 杂散电容

前面我们已经讨论了电容器像元件一样的寄生作用，

表14�1 各种电容器件性能比较表

类型典型介质吸收优点、缺点

NPO陶瓷电容器

吸收＜0.1%

外型尺寸小、价格便宜、稳定性好、电容值范围宽、 销售商多、电感低

通常很低，但又无法限制到很小的数值(10nF)

聚苯乙烯电容器 0�001%～0 �02%

价格便宜、DA很低、电容值范围宽、稳定性好

温度高于85°C，电容器受到损害、外形尺寸大、电感高

聚丙烯电容器 0.001%～0.0 2%

价格便宜、DA很低、电容值范围宽

温度高于+105°C，电容器受到损害、外形尺寸大、电感

聚四氟乙烯电容器 0.003%～ 0.02%

DA很低、稳定性好、可在+125°C以上温度工作、电容值范围宽

价格相当贵、外形尺寸大、电感高

MOS电容器 0.01%

DA性能好，尺寸小，可在+25°C以上温度工作，电感低

限制供应、只提供小电容值

聚碳酸酯电容器 0.1%

稳定性好、价格低、温度范围宽

外形尺寸大、DA限制到8位应用、电感高

聚酯电容器 0.3%～0.5%

稳定性中等、价格低、温度范围宽、电感低

外形尺寸大、DA限制到8位应用、电感高

单片陶瓷电容器(高k值)＞0.2%

电感低、电容值范围宽

稳定性差、DA性能差、电压系数高

云母电容器 ＞0.003%

高频损耗低、电感低、稳定性好、效率优于1%

外形尺寸很大、电容值低(＜10nF)、价格贵

铝电解电容器 很高

电容值高、电流大、电压高、尺寸小

泄漏大、通常有极性、稳定性差、精度低、电感性

钽电解电容器 很高

尺寸小、电容值大、电感适中

泄漏很大、通常有极性、价格贵、稳定性差、精度差

下面让我们讨论一下称作“杂散”电容(stray capacitance)的另一种寄生作用。

问：什么是杂散电容?

答：像平行板电容器一样，(见图14�6)不论什么时候，当两个导体彼此非常靠 近 (尤其是当两个导体保持平行时)，便产生杂散电容。它不能不断地减小，也不能像法拉第屏蔽一样用导体进行屏蔽。

C=0.0085×ER×A×d

其中：

C=电容，单位pF

ER =空气介电常数

A=平行导体面积，单位mm 2

d=平行导体间的距离，单位mm

图14�6 平行板电容器模型

杂散电容或寄生电容一般出现在印制线路板上的平行导电条之间或印制线路板的相对 面上的导电条导电平面之间，见图14.7。杂散电容的存在和作用，尤其是在频率很高时，在电路设计中常常被忽视，所以在制造和安装系统线路板时会产生严重的性能问题，例如，噪声变大，频率响应降低，甚至使系统不稳定。

通过实例说明如何用上述电容公式计算印制线路板相对面上的导电条产生的杂散电容 。对于普通的印制线路板材料，ER =4.7,d=1.5mm，则其单位面积杂

散电容为3pF/cm2 。在250MHz频率条件下，3pF电容对应的电抗为212.2Ω。

问：请问如何消除杂散电容?

答：实际上从来不能消除杂散电容。最好的办法只能设法将杂散电容对电路的影响减到最小。

问：那么应该如何减小杂散电容呢?

答：减小杂散电容耦合影响的一种方法是使用法拉第屏蔽(Faraday shield)，它是在耦合源与受影响电路之间的一种简捷接地导体。

问：杂散电容是如何起作用的?

答：让我们看一下图14.8。图中示出了高频噪声源V N 如何通过杂散电容C 耦合到系统阻抗Z的等效电容。如果我们几乎或不能控制V N ，或不能改变电路阻抗Z 1 的位置，那么最好的解决方法是插入一个法拉第屏蔽。 图14.9示出了法拉第屏蔽中断耦合电场的情况。

图14�8 通过杂散电容耦合的电压噪声

(a) 电容屏蔽中断耦合电场

(b) 电容屏蔽使噪声电流返回到噪声源，而不通过阻抗Z 1

图14�9 法拉第电容屏蔽

请注意法拉第屏蔽使噪声和耦合电流直接返回到噪声源，而不再通过阻抗Z1 。

电容耦合的另一个例子是侧面镀铜陶瓷集成电路外壳。这种DIP封装，在陶瓷封装的顶上有 一小块方形的导电可伐合金盖，这块可伐合金盖又被焊接到一个金属圈(metallized rim)上 (见图14�10)。生产厂家只能提供两种封装选择：一种是将金属圈连接到器件封装角上的一个引脚上；另一种是保留金属圈不连接。大部分逻辑电路在器件封装的某一角上有一个接地引脚 ，所以这种器件的可伐合金盖接地。但是许多模拟电路在器件封装的四个角上没有一个接地引脚，所以这 •侧面镀铜陶瓷DIP封装，有时有隔离的可伐合金盖•该封装器件受容性干扰易受损坏，所以应尽可能接地

图14.10 由可伐合金盖引起的电容效应

这种可伐合金盖被悬浮。可以证明，如果这种陶瓷DIP封装器件的芯片不被屏蔽，那么它要比塑料DIP封装的同样芯片更容易受到电场噪声的损坏。

不论环境噪声电平有多么大，用户最好的办法是将任何侧面镀铜陶瓷封装集成电路凡是生产厂家没有接地的可伐合金盖接地。为了接地可将引线焊接到可伐合金盖上(这样做不会损坏芯片，因为芯片与可伐合金盖之间有热和电气隔离)。如果无法焊接到可伐合金盖上，可使用接地的磷青铜片做接地连接，或使用导电涂料将可伐合金盖与接地引脚连接。绝对不允许将没有经过检查的实际上不允许和地连接的可伐合金盖接地。有的器件应将可伐合金盖接到电源端而不是接到地，就属于这种情况。在集成电路芯片的接合线(bond wires)之间不能采用法拉第屏蔽，主要原因是在芯片的两条接合线与其相联的引线框架之间的杂散电容大约为0.2pF(见图14.11)，观测值一般在0.05pF至0.6pF之间。

图14.11 芯片接合线之间的杂散电容 考虑高分辨率数据转换器(ADC或DAC)，它们都与高速数据总线连接。数据总线上的每条线( 大约都以2至5V/ns的速率传送噪声)通过上述杂散电容影响ADC或DAC的模拟端口(见图14�12 )。由此引起的数字边缘耦合势必降低转换器的性能。

图14�12 高速数据总线上的数字噪 声通过杂散电容进入数据转换器的模拟端口

为了避免这个问题，不要将数据总线与数据转换器直接相连，而应使用一个 锁存缓冲器作为接口 。这种锁存缓冲器在快速数据总线与高性能数据转换器之间起到一个法拉第屏蔽作 用。虽然这种方法增加了附加的器件，增加了器件的占居面积，增加了功耗，稍降低了可靠性及稍提高了设计复杂程度，但它可以明显地改善转换器的信噪比。

电容发出声音，也叫“电容啸叫”

电容啸叫，是因为电容被加电后，产生电场力；电容在电场力作用下发生细微的膨胀；如果电容上的纹波过大，电场力的变化也就比较大；变化的电场力施加在PCB板上，就引起了振动；如果纹波频率在人耳收听的范围内，就听到了电容发出的声音。

电容啸叫有两种处理结果：啸叫完全消除和啸叫减弱。

除了变换开关频率、使其在20HZ-20KHZ范围以外，换电解电容或者钽电容，其它处理方式都只是减弱啸叫而非消除。不管采用哪一种做法，能达到结果就行：最终电容啸叫的噪声分贝达到设备的要求。

电容啸叫，是因为电容被加电后，产生电场力；电容在电场力作用下发生细微的膨胀；如果电容上的纹波过大，电场力的变化也就比较大；变化的电场力施加在PCB板上，就引起了振动；如果纹波频率在人耳收听的范围内，就听到了电容发出的声音。

瓷片电容(ceramiccapacitor)是一种用陶瓷材料作介质，在陶瓷表面涂覆一层金属薄膜，再经高温烧结后作为电极而成的电容器。通常用于高稳定振荡回路中，作为回路、旁路电容器及垫整电容器。

主机电源给音箱供电消除噪音的方法：

1.加强屏蔽和接地。用粗铜线把+12V的负极接机箱金属板；

2.+12v导线两头与负极之间分别装一0.1UF 的CBB电容，加强高频滤波；

3.在+12V 电源的输出端的快速整流二极管并联一220P 瓷片电容吸收尖峰波，这个很重要；

4. 开关电源用作功放电源很容易产生高频和电磁干扰，而且很难消除，最好避免。

消除直流电机运行过程中的干扰作用。直流电机电气噪音的典型频谱是一频带很宽且杂乱的脉冲信号，如未采取必要抑制措施，很多情况其电气干扰电平会超过限值(EMC)。

直流电机的电气噪音是尖峰电压，主要是由马达电刷产生的。是由电刷与换向片触点的断开产生的。

1、电容的作用是通过向噪声源的公共端提供一条阻抗很低的通路来将电压尖峰旁路掉。电容可以接在马达的每根引线与地之间，也可以接在两根引线之间。在电刷与地之间接入电容会有很大效果。

2、电容消除电机转动过程中电刷与转子之间摩擦形成的火花，保证电路正常工作。

瓷片电容作用

旁路

可将混有高频电流和低频电流的交流电中的高频成分旁路掉的电容，称做“旁路电容”。 对于同一个电路来说，旁路（bypass）电容是把输入信号中的高频噪声作为滤除对象，把前级携带的高频杂波滤除，而去耦（decoupling，也称退耦）电容是把输出信号的干扰作为滤除对象。

减小噪声的另一个方法是在电刷上直接放置一个电感器件。电感的作用是防止当电刷通过换向片间隙时流进电刷电流的突然变化。电感的电感量大约为10~25μH。串联在电路中的扼流圈可以和到地的旁路电容组合起来构成一个低通滤波器，这可以增强单个电感或电容的滤波效果。

常规的作法是直接在电机制造过程加入环形压敏电阻。

参考资料：百度百科-瓷片电容-作用

薄膜电容的噪音解决方法：

①看所有的电子器件的物理特性是不是完正。

②区域化不管那种电路都是有区域功能的，不必挨个检查，以防止问题扩大化。

③测量跟据不同的功能，选择不同的仪器。

在交流电路中电容中的电流的计算公式：

I=U/Xc

Xc=1/2πfC

I=2πfCU

f：交流电频率

U：电容两端交流电电压

C：电容器电容量

在直流电路中电容中上的电量：Q=CU，如电容器两端电压不变，电容上的电量也不变，电容中就没有电流流过。

这就是电容的通交流隔直流。

1、变压器输出电压太低或容量不够。也包含滤波不好。

2、喇叭有问题，（如纸盆破裂、音圈变形等）

3、前级输入信号强度太大。

4、耦合电路问题。