電源濾波電容的選取
在電源設計中,濾波電容的選取原則是: C≥2.5T/R
其中: C為濾波電容,單位為UF;T為頻率, 單位為Hz;R為負載電阻,單位為Ω
當然,這只是一般的選用原則,在實際的應用中,如條件(空間和成本)允許,都選取C≥5T/R.
1)理論上理想的電容其阻抗隨頻率的增加而減少(1/jwc),但由于電容兩端引腳的電感效應,這時電容應該看成是一個LC串連諧振電路,自諧振頻率即器件的FSR參數(shù),這表示頻率大于FSR值時,電容變成了一個電感,如果電容對地濾波,當頻率超出FSR后,對干擾的抑制就大打折扣,所以需要一個較小的電容并聯(lián)對地。
原因在于小電容,SFR值大,對高頻信號提供了一個對地通路,所以在電源濾波電路中:大電容慮低頻,小電容慮高頻,根本的原因在于SFR(自諧振頻率)值不同。
2)在實際的設計中,如何確定電容的SFR是多少?如何選取不同SFR值的電容值呢?是選取一個電容還是兩個電容?
電容的SFR值和電容值有關,和電容的引腳電感有關,所以相同容值的0402,0603,或直插式電容的SFR值也不會相同,當然獲取SFR值的途徑有兩個：
1)器件Data sheet,如22pf0402電容的SFR值在2G左右
2)通過網(wǎng)絡分析儀直接量測其自諧振頻率
知道了電容的SFR值后,用軟件仿真,如RFsim99,選一個或兩個電路在于所供電電路的工作頻帶是否有足夠的噪聲抑制比.仿真完后,那就是實際電路試驗,如調(diào)試手機接收靈敏度時,LNA的電源濾波是關鍵,好的電源濾波往往可以改善幾個dB.
電容的本質(zhì)是通交流,隔直流,理論上說電源濾波用電容越大越好。但由于引線和PCB布線原因,實際上電容是電感和電容的并聯(lián)電路,(還有電容本身的電阻,有時也不可忽略)這就引入了諧振頻率的概念:ω=1/(LC)1/2
在諧振頻率以下電容呈容性,諧振頻率以上電容呈感性。因而一般大電容濾低頻波,小電容濾高頻波。這也能解釋為什么同樣容值的STM封裝的電容濾波頻率比DIP封裝更高。
至于到底用多大的電容,這是一個參考電容諧振頻率
電源濾波電容的大小
平時做設計，前級用4.7u,用于濾低頻，二級用0.1u，用于濾高頻，4.7uF的電容作用是減小輸出脈動和低頻干擾，0.1uF的電容應該是減小由于負載電流瞬時變化引起的高頻干擾。一般前面那個越大越好，兩個電容值相差大概100倍左右。電源濾波，開關電源，要看你的ESR(電容的等效串聯(lián)電阻)有多大，而高頻電容的選擇最好在其自諧振頻率上。大電容是防止浪涌，機理就好比大水庫防洪能力更強一樣;小電容濾高頻干擾，任何器件都可以等效成一個電阻、電感、電容的串并聯(lián)電路，也就有了自諧振，只有在這個自諧振頻率(自諧振頻率是當容性阻抗(1/2лfC)等于感性阻抗(2лfL)時的頻率.因為在這個頻率上,容性阻抗與感性阻抗相位相差180度,兩個電抗相減,剩下的阻抗就是純阻性的)上，等效電阻最小，所以濾波最好!
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