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滤波电容,小电容滤高频,大电容滤低频的理解 [复制链接]

本帖最后由 qwqwqw2088 于 2020-12-24 20:25 编辑

    在调试硬件电路时,当并联的小滤波电容不焊接时,发现电压纹波很大(当然是相对而言),焊接后,效果较好,大概峰峰值降低了300mV,随机对该问题展开调查。

    一开始一直沉迷于公式 XC=1/2*PI*f*C,但是计算后感觉还是有出入(也有可能是我算的不对,有理解的深,希望能给与交流),然后就查看了一些资料,前人经验:

电源滤波电容如何选取,掌握其精髓与方法,其实也不难。
     1)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.
    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Data sheet,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.
为什么在一个大的电容上还并联一个小电容

     因为大电容由于容量大,所以体积一般也比较大,且通常使用多层卷绕的方式制作(动手拆过铝电解电容应该会很有体会,没拆过的也可以拿几种不同的电容拆来看看),这就导致了大电容的分布电感比较大(也叫等效串联电感,英文简称ESL)。大家知道,电感对高频信号的阻抗是很大的,所以,大电容的高频性能不好。而一些小容量电容则刚刚相反,由于容量小,因此体积可以做得很小(缩短了引线,就减小了ESL,因为一段导线也可以看成是一个电感的),而且常使用平板电容的结构,这样小容量电容就有很小的ESL,这样它就具有了很好的高频性能,但由于容量小的缘故,对低频信号的阻抗大。

      所以,如果我们为了让低频、高频信号都可以很好的通过,就采用一个大电容再并上一个小电容的方式。常使用的小电容为0.1uF的瓷片电容,当频率更高时,还可并联更小的电容,例如几pF、几百pF的。而在数字电路中,一般要给每个芯片的电源引脚上并联一个0.1uF的电容到地(这电容叫做去耦电容,当然也可以理解为电源滤波电容。它越靠近芯片的位置越好),因为在这些地方的信号主要是高频信号,使用较小的电容滤波就可以了。

     原谅我只是一个搬运工,不过我觉得这个分析的挺到位,有大神能用公式推导出来的麻烦给私信一下,谢谢


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