利用穿心电容实现一种高频滤波

一、穿心电容简介

穿心电容是电容的一种，它是三端电容，作用是消除高频。不像普通的三端电容，穿心电容它是直接安装在金属面板上，这样一来接地电感更小，对于引线电感的影响几乎可以忽略不计，因此，穿心电容有很好的滤波作用，对于电磁干扰抑制效果也就越好，特别是对于工作频率高的电子设备。

二、什么是滤波?

我们都知道：电压或电流的频率越高，越容易产生辐射，除了改电路板、增加必要的磁环，其实还有滤波器，很多时候，减少辐射带来干扰有时候会加相应的滤波器，这样对于高频干扰信号就能起到很大的衰减作用。

对于普通干扰滤波器的有效滤波频率范围为数kHz到数十MHz，而射频干扰滤波器的有效滤波频率范围从数kHz到GHz以上。

由于普通的电容不是理想电容，不能有效地滤除高频噪声，这是由于：①电容引线电感造成电容谐振，对高频信号呈现较大的阻抗，削弱了对高频信号的旁路作用;②导线之间的寄生电容使高频信号发生耦合，降低了滤波效果。

三、穿心电容如何滤波?

而用穿心电容作为旁路电容可以使高频滤波效果很好，穿心电容具有非常小的寄生电感，旁路阻抗非常小，并且由于采用隔离安装方式，消除了输入输出端之间的高频耦合。

穿心电容可以构成各种适用于高频场合的射频滤波器，我们也称为“馈通滤波器”。管式穿心电容由于具有同轴性，即使在10GHz频率下，也不会产生明显的自谐振现象。

穿心电容的介质为陶瓷介质，而陶瓷电容的容量会随环境温度变化而变化，这种容量变化会影响滤波器的滤波截止率。因此，选择适当的陶瓷介质对于穿心电容显得尤为重要。

由于穿心电容外壳为电容器的另一个电极,并且与“地”接在一起,这样高频电磁干扰信号从中心导体通过时就被短路到“地”,将电磁干扰消除，这就是穿心电容能够滤除噪声的原理。

插入损耗

插入损耗是衡量滤波器的主要性能指标，决定着滤波器性能的优劣，如下图穿心电容更接近于理想电容

四、馈通滤波器几种形式

馈通滤波器,有时候也称为RF滤波器。这种滤波器外形结构穿心电容器相似, 但是会加入铁氧体磁芯，这种滤波器为了满足不同场合的要求, 这种滤波器一般有五种形式：C型滤波器、LC 型滤波器、π型滤波器、T型滤波器、双T型滤波器

1、C 型滤波器

C型滤波器是由三端电容或穿心电容构成，适合于抑制高频信号。是一种避免高频对地的噪音干扰的低自感应装置，成本低廉，适合应用于高阻抗源和高负载的场合。

2、LC 型滤波器

LC 型滤波器是由电感元件和电容元件的馈通滤波器，这种滤波器典型用于带有低阻抗源和高阻抗负载的电路中,反之亦然。注意：其电感元件应当面向低阻抗源

3、π型滤波器

π型滤波器是由两个电容元件和在两个电容元件之间的一个电感元件组成，对阻抗源和负载均表现为低阻抗。π型滤波器比C型、LC型结构提供更好的高频滤波性能

4、T型滤波器

T型滤波器由两个电感元件和一个电容元件组成。其电路结构表现为从任何一端的输入均为高阻抗。它和π型滤波结构相似，但没有π型滤波器应用广泛,可应用于开关转换领域

5、双T滤波器

双T滤波器是由两个T型滤波器组成，这是为电路要求较为严格的高性能滤波器

值得注意的是：简单的穿心结构是由内外电极和陶瓷构成的一个(C型)或两个电容(π型)。这种电容的容量可从10pF，工作电压可达 2000VDC。如下图是C型的馈通滤波器，这是插件的，但是对于安装空间狭小时电子产品来说，焊接式的馈通滤波器的利用就显得尤为重要。

五、应用场合

穿心电容以及组成的个各种滤波器主要用于滤波信号、数据线和AC电源线、电信设备、微波滤波器、工控机、复合电路滤波器组件等。例如在电脑CPU高速数据总线上加穿心电容能够有效抑制噪声，在发射机上加穿心电容对抑制干扰有很大作用。

六、安装注意事项

由于穿心电容、馈通滤波器的特殊结构，为了保证滤波器的正常工作，滤波器的外壳必须足够连接到面板的地，从而为干扰提供有效通路。因此：

1)穿心式滤波器的核心是盘状多层或管状陶瓷电容器。与其他陶瓷物品一样，会受到温度突变、机械震动和过高电压而损坏。在安装穿心式滤波器到板面上，焊接滤波器的导针以及整形时必须小心将各类应力减小到最小;

2)对于安装螺纹型穿越式滤波器，安装到隔板或面板时应使用相对外壳推荐的安装旋转力。否则，由于外壳的变形可以引起里面电容器损坏。