为什么电源上要并联两个10uF和两个100nF,而不直接用一个22uF电容?

描述

最近公司来了不少新人,职场老油条的我,被安排带个实习生。实习生小伙子挺勤学好问,经常问一些问题,有些问题还挺发人深思。今天要给大家讲的这个问题,我就觉得不错,有必要聊一聊。

 

问题是这样的

如下图所示,先抛出来一道问题:“电源上并联两个10uF和两个100nF,为什么不直接用一个22uF电容?这样还可以节省PCB空间”。这个问题在实际使用时,还是会经常用到。

电容

能问出这个问题,说明这小伙子还是挺细心。

电容

仿真对比验证

为了让我们的验证更有说服力,我们使用某田的在线仿真软件SimSurfing进行验证。

我们假定该12V电源是由Buck电路产生,而Buck电路的开关频率为2.2MHz。为了更清楚的观察对比效果,针对该电源,我们重点关注2M-300MHz的频率范围。

第一步:先搭个简单的滤波电路:0.1uF+10uF。

电容

看下这个滤波电路的S21(插入损耗)曲线,如下图所示。

电容

可能这样并看不出什么。如果把电源上的两个10uF和两个0.1uF合并呈一颗22uF,结果会怎样?

第二步:再搭一个滤波电路,只有22uF:

电容

再看下滤波电路的S21曲线。

电容

明显可以看出,10uF+0.1uF的S21曲线在2M~300MHz具有更大的插入损耗。根据滤波器的阻抗失配原则,滤波电路在目标频段内的插入损耗越大越好。

即:10uF+0.1uF在有限的频段内具有更好的滤波效果。

第三步:再搭一个滤波电路:2x0.1uF+2x10uF。

我们再看下滤波电路的S21曲线。如下图所示:三种方案中,在2M~300MHz范围内,2x10uF+2x0.1uF具有最大的插入损耗,即滤波效果最好。

电容

 

总   结   

问题:电源上并联两个10uF和两个100nF,为什么不直接用一个22uF电容?

我们从滤波器的插入损耗的维度进行分析,在2M~300MHz目标频段内,相对于单颗22uf电容,2x10uF+2x0.1uF这个电容组合具有更大的插入损耗,更有利于电源滤波。

其实,滤波器插入损耗只是分析这个问题的其中一个维度,还有其他解释方法,电容频率阻抗曲线也是一个维度。

怎么样?一个简短的问题,给出的回答可浅可深。如果您有不同的看法,请在评论区留言!

 

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