滤波电容容值与所滤噪声频率的关系

beanxyy 发表于 2018-01-14 09:45:09 收藏 已收藏
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滤波电容容值与所滤噪声频率的关系

beanxyy 发表于 2018-01-14 09:45:09

滤波电容是并联在整流电源电路输出端,用以降低交流脉动波纹系数、平滑直流输出的一种储能器件在使用将交流转换为直流供电的电子电路中,滤波电容不仅使电源直流输出平稳,降低了交变脉动波纹对电子电路的影响,同时还可吸收电子电路工作过程中产生的电流波动和经由交流电源串入的干扰,使得电子电路的工作性能更加稳定。

滤波电容容值与所滤噪声频率的关系

去耦电容的选择不存在与频率的精确对应关系,理论上越大越好,但现实中所有器件都不是理想器件,不论何种电容,ESL、ESR都是必然存在的,于是实际电容的频响曲线明显呈非线性,仅在一定频率区间内基本符合纯电容的理论计算结果,超出一定界限后就与理论值越差越远,超到一定程度后甚至电容将不再是电容了,这个频率称“自谐振频率”,同样材料和制造工艺下,容量越小的电容自谐振频率越高。所以去耦电容的选择除了需大致考虑频率外,还要考虑负载的情况,在一定频率之后还得考虑电容的材料和生产工艺等,在此基础上综合的结果决定去耦电容的容量和种类。

滤波电容容值与所滤噪声频率的关系

通常数字电路的噪声频率在兆至百兆量级区间,这个区间的噪声采用陶瓷独石介质的0.1uF电容就可取得合适的效果,如果负载较重或噪声较强,可选择更大容量的电容或用多个电容并联,同样容量和电容材料下,小电容并联的效果强于单一大电容,频率越高越明显,高频去耦则需采用大小电容并联的方式分别对付不同频谱的噪声。

滤波电容选取方法

理论上理想的电容其阻抗随频率的增加而减少(1/jwc),但由于电容两端引脚的电感效应,这时电容应该看成是一个LC串连谐振电路,自谐振频率即器件的FSR参数,这表示频率大于FSR值时,电容变成了一个电感,如果电容对地滤波,当频率超出FSR后,对干扰的抑制就大打折扣,所以需要一个较小的电容并联对地,可以想想为什么?

原因在于小电容,SFR值大,对高频信号提供了一个对地通路,所以在电源滤波电路中我们常常这样理解:大电容虑低频,小电容虑高频,根本的原因在于SFR(自谐振频率)值不同,当然也可以想想为什么?

如果从这个角度想,也就可以理解为什么电源滤波中电容对地脚为什么要尽可能靠近地了。

滤波电容容值与所滤噪声频率的关系

2)那么在实际的设计中,我们常常会有疑问,我怎么知道电容的SFR是多少?就算我知道SFR值,我如何选取不同SFR值的电容值呢?是选取一个电容还是两个电容?电容的SFR值和电容值有关,和电容的引脚电感有关,所以相同容值的0402,0603,或直插式电容的SFR值也不会相同,当然获取SFR值的途径有两个,

1>器件Datasheet,如22pf0402电容的SFR值在2G左右。

2>通过网络分析仪直接量测其自谐振频率,想想如何量测?S21?知道了电容的SFR值后,用软件仿真,如RFsim99,选一个或两个电路在于你所供电电路的工作频带是否有足够的噪声抑制比。仿真完后,那就是实际电路试验,如调试手机接收灵敏度时,LNA的电源滤波是关键,好的电源滤波往往可以改善几个dB。

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