据说在我国，评上了副高职称就算是高级常识分子了。老衲不才，忝列高知一载有余，才渐渐体会到，真实的研制工作需求有一种“理论指导实践，举一便能反三”的范儿。
比方加电容这个形似简略的问题，老衲的伙伴就栽了好几个跟头。在电容的加或不加、当加多少的问题上，他并没有遵照理论指导实践的政策道路，而是想当然地瞎干胡来，过后也只长经历不长经历，碰到其它的场合不能触类旁通。
现在把它们共享出来，供各位瓜友拍砖。
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饿了要吃馍，渴了找水喝，有搅扰的当地就要加电容滤波，这种朴素的经历简明有力，家喻户晓。可是这儿面的道道儿还许多，所以有的时分仍是会翻车。
几年前，老衲做了个简略的电机操控器，操控算法需求用到电机转速信息。
由于运用场景比较简略，电机转速传感器选用的是本钱低价的霍尔传感器，电机每转一周，该传感器输出4个周期的脉冲信号。虽然分辨率比每周都要输出上千个脉冲的QEP单元要低许多，但足以满意使用要求。
电机转速最高每分钟3000转，相当于每秒钟转50圈，对应200个脉冲信号。老衲选用了脉冲计数法核算电机转速，核算一秒内的脉冲个数，依据脉冲个数核算每秒钟转多少圈，然后再换算到每分钟多少转即可。
在这儿，我采取了“滑动时刻窗”法，将一秒钟分红五个时刻窗，两个核算周期之间的时刻错位为200毫秒，而不是1秒，这种办法能够增加转速的实时性和精确性。假如瓜友们对这种办法比较感兴趣，能够自行上网查阅，本文篇幅有限，不再赘述。
在这儿，脉冲个数的核算很要害。数字脉冲都有上升沿和下降沿，依据这种特性，老衲选用了中止触发办法核算脉冲个数。
明显，假如脉冲输出线上有毛刺，便或许误触发中止，形成核算转速大于实践转速。依据这种朴素的知道，老衲的硬件伙伴小A在脉冲输出线上加了个RC滤波。
RC滤波电路如此常见，以至于老衲底子认识不到它还能出问题。
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老衲一边操作着信号发生器输出方波信号，一边通过仿真器调查一秒内的脉冲核算个数。
可是我很快发现，跟着信号频率的增加，脉冲收集功用竟然渐渐失效了。架上示波器，发现脉冲数据线上本来峻峭的信号沿变成了慢慢的山坡，从波形上来看，信号还没有爬到山顶就落了下来。
虽然这种状况并不多见，可是天分平平的老衲仍是立刻认识到这种爬不上去的波形明显是RC网络形成的。在这儿，有必要先给咱们遍及一下RC网络对信号的“推迟效果”。
RC滤波是个推迟环节，推迟时刻取决于时刻常数（即R*C），以RC滤波网络的输入输出来看，RC时刻常数表明的是输出信号电平到达输入信号电平的0.632倍所需的时刻。依据核算，通过2个时刻常数，输出到达输入的0.86倍，通过3个时刻常数，输出到达输入的0.95倍。。一般通过3-5个时刻常数后，输出就根本到达了输入电平。
可是现在的波形，脉冲信号通过RC滤波后还没有充到最高电平就开端放电了，明显是由于RC时刻常数设置得太长了！
待我把小A叫过来后，他跟我叙述了电容的奇葩核算办法，其时老衲就震动了。小A说：“最大脉冲频率为200Hz，依照香农采样定理，只要将滤波频率设定在400Hz以上，便能够收到滤波、采样的两层成效。他将滤波频率设定为500Hz，选用一般的RC滤波方式，所以他将R设定为2k、C设定为1uF。”
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嚯，把采样定理都搬出来了，好像无法从理论上辩驳，一开端也把老衲唬的一愣一愣的。可是细心想想，小A明显混杂了方波脉冲频率和信号最大频率的概念！
采样定理针对的是信号最大频率，可是这儿的信号是方波脉冲信号，脉冲频率为200Hz不等于信号中的最大频率成分为200Hz，从理论上讲，数字脉冲包括无量的信号频率，200Hz仅仅基波频率，还有二次谐波、三次谐波……
实践上，依据傅里叶变换的常识，等周期、占空比为50%的脉冲信号为“半波信号”，没有偶次谐波重量，只要奇次谐波重量。即该信号有200Hz、600Hz、1000Hz……等正弦重量，其间，三次谐波重量和5次谐波重量还占有比较大的比重。并且，就像在《信号与体系》这门课程的教科书里讲的那样，假如要在实践工程中使用香农定理的话，最好把采样频率设为最大频率的3-5倍，没有依照2倍信号最大频率使用香农定理的。
不过，这儿明显不是采样定理的用武之地。要想在理论上解说小A的过错，还得回到RC网络的推迟效果上来。
依照RC网络时刻常数的推迟效果，依据小A的RC取值，时刻常数τ=0.002秒，200Hz的方波信号高电平继续0.0025秒，低电平继续0.0025秒，都大大小于2个时刻常数，也就是说，当输入高电平继续时刻结束时，输出电平还远没有有到达输入电平的0.86倍，通过预算大约还不到0.7倍。
可是依照CMOS电平理论，关于5V信号，4.5-5V之间的信号才会精确地被认定为高电平，0-0.5V之间的确定为低电平。故而，输入高电平继续时刻结束时，MCU还没有被触发上升沿中止，所以脉冲收集功用才失效的。
所以，这儿真要滤波的话，要把RC时刻常数至少设置为高电平继续时刻的三分之一到五分之一，依照五分之一核算，时刻常数τ=0.0005秒，能够将R设定为5k、C设定为0.1uF。
老衲把小A讲晕后，让他调换了电阻和电容，再次测验公然就没有问题了。
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可是电容并不是全能的，也并非非用不可。有时分，反而需求在“应该滤波”的当地去掉电容，才干满意详细功用的要求。
比方前两年做了一个遥控器，在接纳遥控信号时，便遇到了电容的取舍问题。
仍是相似的脉冲信号收集，仅仅这一次不是核算脉冲个数了，反而需求核算高电平的继续时刻、低电平的继续时刻，并且信号也不是方波信号了，而是曼彻斯特信号，即以“两高一低”或“两低一高”来表明数字位0和1，这儿的“两高一低”指的是两个时刻单位的高电平和一个时刻单位的低电平。时刻单位因遥控器和遥控协议而异，这儿测验时为125us。
已然是数字信号收集，已然信号线上或许会遭到电磁辐射搅扰的影响而呈现毛刺，加个电容滤下波好像也是应有之义。
并且这儿的遥控信号的凹凸电平继续时刻都很短，所以老衲选用的RC时刻常数很小，R=1k，C=1nF，明显，时刻常数τ=1us，现已是一个比较小的数字了，按理说既能起到恰当的滤波效果，也根本不会损坏信号的波形。
可是这次，工作却没有那么简略了。由于我发现，加了个RC滤波网络之后，遥控信号有时就接纳禁绝了。
正如上面所说，这非必须收集的是高电平继续时刻和低电平继续时刻，已然接纳禁绝了，老衲模模糊糊地觉得，虽然从理论核算上没什么问题，可是这儿加的电容明显会损坏电平继续时刻的判别。
所以，我把电容取了下来。再一次测验，好使了！
理论核算没问题，加了电容，三个时刻常数（3us）后就能触发上升沿中止，关于125us来说，也是一个很小的差错，老衲在程序里现已给出了满足的余量（100us-150us均视为1个时刻单位），完全能够“忽视”掉这种差错。
可是无情的现实就摆在面前，用仿真器存储多个凹凸电平继续时刻，的确发现了一些“不规范”的时刻长度。明显，老衲疏忽掉了什么！
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小A在一旁沉浸在“苍天啊，大地啊”的哀怨中，老衲却遽然认识到了一个问题：信号线和地平面之间的电容是不是不只要自己所增加的这个1nF！
看着在各个电源（VCC-12V/VCC-5V/VCC-3.3V）入口处的电容，老衲觉悟了过来，电容无处不在，当你接了一个1nF到地平面上时，你也就将信号线归入了无比苍莽的大地，这儿地平面的电容也许是动态的，才形成只会个别得影响、而不是影响一切的凹凸电平。
这就了然了！不是这个1nF的电容自己有问题，而是把它接进来，就敞开了潘多拉的盒子。它后边还跟着一个不断崎岖改变的地平面上的电容簇，它就像隐藏在内幕中的猎人，随时对着遥控信号线射出一记冷枪！
跋文
理论指导实践不是一句废话，当理论和实践不相符时，咱们要反躬自省，是不是有哪些因素没有考虑到？比方关于电容，咱们就应该深深紧记：电容增加深思熟虑，加错便会后患无量！
