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選擇正確電容
濾除射頻干擾



No.08   1993 Mar.   p44~45,  
by 賴瑞宗 / BV4HO

Fig 00
筆者 (左,與家人攝於省立台中美術館前) 為交通大學電研所碩士,目訂任職於台中誠洲電子公司通訊事業處開發部。



Fig 01     傳統的接腳式電容在射頻範圍下,其兩端的接腳等效電感會影響電容將射頻訊號旁路到地的效果,而使車上無線電機所發出的射頻訊號對汽車電氣元件產生反作用,導致汽車引擎熄火或觸發雨刷誤動作。一般常用的 0.01uF 旁路電容並不一定是最佳的選擇。例如 1992 年的福特汽車「探險者」 (FORD EXPLORER),在車內使用無線電對講機會無故啟動後窗雨刷,主要元兇是:0.01uF 電容…將電氣系統旁路至接地端的元件。

Fig 03     電容的主要目地並非在濾除 12V 直流電壓,而是用來濾除射頻訊號,以免使發射出的載波對汽車產生誤動作。

    在「探險者」的案例中,擔任濾除功能的「接腳式」 0.01uF 電容並未有效地將射頻訊號在到達雨刷控制電路之前旁路掉,經由計算找出真正的原因乃由於電容兩端引線接腳的等效電感所造成。

    0.01uF 電容的接腳規格為:直徑寬 22 gauge [ 註 1],引線長 0.4 inches 由公式 (1)得到電感值大約是 8.4nH,因為電容接腳有兩端,所以等效電感值等於 16.8nH。

公式 1:
L = 0.002 x l [2.3 x log((4x1/d)-0.75)]
L = 電感量 (單位:uH)
l = 引線長度 (單位:cm)
d = 引線直徑 (單位:cm)

    這個 0.01uF 電容與 16.8nH 電感的串聯諧振頻率等於 12.28MHZ,如圖 (6) 所示;當頻率高於此諧振點時,電感性影響力大於 0.01uF 電容;在 150MHz,16.8uH 的電抗值約為 15.7Ω;在 450MHz 的電抗值的 47.5Ω,這些阻抗值已無法使雨刷的控制器免於射頻訊號的干擾。

    在「探險者」的例子裡,因為必須用 0.2 inch 接腳長度的電容焊在延遲電路的輸入端與馬達之間,由公式 (1) 算出 0.2 inch 接腳長之電感量 =7.0uH,需要 150pF 的電容,以在 150MHz 時能有效地將射頻訊號旁路到地,故改用 150pF 電容,則上述問題就可迎刃而解。

Fig 06     下表列出使用於射頻旁路的近似電容值。表中的容值是以電容接腳直徑 25.3mil (22 gauge) 所求出,[ 註 2]。在相同頻率下,不同引線長度會嚴重影響到電容值的選擇,有時候電容元件安裝位置並不允許剪短接腳。經由所需引線長度的等效電感量和必須濾除的射頻工作頻率,可選擇到正確的電容值。

    [ 註 1 ]:gauge 即 AWG (American Wire Gauge) 為美規導線直徑單位 M

    [ 註 2 ]:1 mil = l/1000inch = 2.54/1000cm

    摘自 "MOBILE RADIO TECHNOLOGY" 1992 年 11 月 "Choosing the right caps to bypass RF interference" by Larry Spalding. 感謝同意編譯刊載。

單端引線長 兩端引線長
等效電感量
旁路電容值
50 MHz
旁路電容值
150 MHz
旁路電容值
450 MHz
0.12.8 nH 0.0039 uF376 pF44 pF
0.27.0 nH 0.0014 uF150 pF18 pF
0.311.6 nH 870 pF 97 pF 11 pF
0.416.8 nH 600 pF 62 pF 7 pF
END



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